KR20240021918A

KR20240021918A - Method for generating a roundness prediction model for a steel pipe, a method for predicting the roundness of a steel pipe, a method for controlling the roundness of a steel pipe, a method for manufacturing a steel pipe, and a device for predicting the roundness of a steel pipe

Info

Publication number: KR20240021918A
Application number: KR1020247001367A
Authority: KR
Inventors: 고스케 히나타; 마사유키 호리에; 모토키 이시구로
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2024-02-19
Also published as: WO2023007926A1; CN117580655A; JP2023019347A; JP7168047B1

Abstract

본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법은, 조업 조건 데이터 세트를 입력 데이터에 포함하고, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 조업 조건 데이터 세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 조업 조건 데이터 세트와 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도의 데이터의 세트를 학습용 데이터로서 오프라인으로 복수 생성하고, 복수의 학습용 데이터를 사용하여, 조업 조건 데이터 세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 오프라인으로 기계 학습에 의해 생성한다.The method for generating a prediction model for roundness of a steel pipe according to the present invention includes an operating condition data set as input data, and performs numerical calculations using the roundness of the steel pipe after the expansion process as output data multiple times while changing the operating condition data set. By doing so, a plurality of sets of data on the roundness of the steel pipe after the expansion process corresponding to the operating condition data set are generated offline as learning data, and using the plurality of learning data, the operating condition data set is converted into input data and a set of data on the roundness of the steel pipe after the expansion process. A roundness prediction model with roundness as output data is generated offline through machine learning.

Description

Method for generating a roundness prediction model for a steel pipe, a method for predicting the roundness of a steel pipe, a method for controlling the roundness of a steel pipe, a method for manufacturing a steel pipe, and a device for predicting the roundness of a steel pipe

본 발명은, 프레스 벤드법을 사용한 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 진원도 예측 모델을 생성하는 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법, 강관의 진원도 예측 방법, 강관의 진원도 제어 방법, 강관의 제조 방법, 및 강관의 진원도 예측 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating a roundness prediction model for generating a roundness prediction model for predicting the roundness of a steel pipe after an expansion process in a steel pipe manufacturing process using the press bend method, a method for predicting the roundness of a steel pipe, and a roundness control for a steel pipe. It relates to a method, a method of manufacturing a steel pipe, and a device for predicting the roundness of a steel pipe.

라인 파이프 등에 사용되는 대경, 또한 후육의 강관의 제조 기술로서, 소정의 길이, 폭 및 판두께를 갖는 강판을 U 자상으로 프레스 가공한 후, O 자상으로 프레스 성형하여 맞댐부를 용접하여 강관으로 하고, 또한 그 직경을 확대 (이른바 확관) 하여 진원도를 높인 강관 (이른바 UOE 강관) 의 제조 기술이 널리 보급되어 있다. 그런데, UOE 강관의 제조 공정에서는, 강판을 프레스 가공하여 U 자상 및 O 자상으로 성형하는 공정에서 다대한 프레스 압력이 필요해지므로, 대규모의 프레스 기계를 사용할 필요가 있다.As a manufacturing technology for large-diameter and thick steel pipes used in line pipes, etc., a steel plate with a predetermined length, width, and plate thickness is press-processed into a U-shape, then press-formed into an O-shape, and the butt portions are welded to form a steel pipe, In addition, the manufacturing technology of steel pipes (so-called UOE steel pipes) whose roundness is increased by enlarging the diameter (so-called pipe expansion) is widely spread. However, in the manufacturing process of UOE steel pipe, a large press pressure is required in the process of press processing the steel plate and forming it into U-shape and O-shape, so it is necessary to use a large-scale press machine.

이에 대해, 대경, 또한 후육의 강관을 제조함에 있어서, 프레스 압력을 경감시켜 성형하는 기술이 제안되어 있다. 구체적으로는, 강판의 폭 방향 단부에 굽힘 (이른바 단 굽힘) 을 부여한 후, 펀치에 의한 복수회의 3 점 굽힘 프레스를 실시하는 프레스 벤드 공정에 의해 U 자상 단면의 성형체 (이하에서는, U 자상 성형체라고 부르는 경우가 있다) 로 하고, 또한 U 자상 단면의 성형체의 심 갭부를 감소시키는 심 갭 저감 공정에 의해 오픈관으로 한 후, 맞댐부를 용접하여 강관으로 하고, 마지막으로 그 강관의 내부에 확관 장치를 삽입하여 강관의 내경을 확관하는 기술이 실용화되고 있다. 또한, 확관 장치로는, 원호를 복수로 분할한 곡면을 갖는 복수개의 확관 공구를 구비하고, 확관 공구의 곡면을 강관 내면에 맞닿게 함으로써, 강관을 확관함과 함께 강관의 형상을 조정하는 것이 사용된다.In response to this, in manufacturing large-diameter and thick steel pipes, a technology for forming by reducing the press pressure has been proposed. Specifically, a molded body with a U-shaped cross-section (hereinafter referred to as a U-shaped molded body) is formed by a press bend process in which bending (so-called end bending) is applied to the width direction end of the steel plate and then three-point bending press is performed with a punch. (sometimes called this), an open pipe is made through a seam gap reduction process to reduce the seam gap of the U-shaped cross-section molded body, the butt portion is welded to make a steel pipe, and finally, an expansion device is installed inside the steel pipe. Technology to expand the inner diameter of a steel pipe by inserting it is being put into practical use. In addition, the pipe expansion device is equipped with a plurality of expansion tools having a curved surface divided into a plurality of circular arcs, and the curved surface of the expansion tool is brought into contact with the inner surface of the steel pipe, thereby expanding the steel pipe and adjusting the shape of the steel pipe. do.

프레스 벤드 공정에서는, 3 점 굽힘 프레스의 횟수를 많게 하면, 확관 공정 후의 강관의 진원도는 향상되지만, 강관을 U 자상 단면으로 성형하는 데에 장시간을 필요로 한다. 한편으로, 3 점 굽힘 프레스의 횟수를 줄이면, 강관의 단면 형상이 다각형 형상에 가까워져, 원형이 되기 어렵다는 문제가 있다. 그 때문에, 강관의 치수에 따라, 3 점 굽힘 프레스의 횟수 (예를 들어 직경 1200 ㎜ 의 강관에서는 5 ∼ 13 회) 를 경험적으로 정하여 조업하고 있다. 이와 같은 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키기 위한 프레스 벤드 공정의 조업 조건에 대해서는, 그 설정 방법에 관해서 종래부터 많은 제안이 이루어지고 있다.In the press bend process, increasing the number of three-point bending presses improves the roundness of the steel pipe after the expansion process, but it requires a long time to form the steel pipe into a U-shaped cross section. On the other hand, if the number of three-point bending presses is reduced, the cross-sectional shape of the steel pipe approaches a polygonal shape, and there is a problem that it is difficult to become circular. Therefore, depending on the size of the steel pipe, the number of three-point bending presses (for example, 5 to 13 times for a steel pipe with a diameter of 1200 mm) is empirically determined and operated. Regarding the operating conditions of the press bend process to improve the roundness of the steel pipe after such an expansion process, many proposals have been made in the past regarding the setting method.

예를 들어 특허문헌 1 에는, 3 점 굽힘 프레스의 횟수를 가능한 한 적은 횟수로 실시하기 위한 방법으로, 확관 장치의 둘레 방향으로 배치 형성된 복수개의 확관 공구를 3 점 굽힘 프레스에 의한 변형이 발생하고 있지 않은 미변형부에 맞닿게 하여 확관하는 방법이 기재되어 있다.For example, in Patent Document 1, as a method for performing the three-point bending press as few times as possible, a plurality of expansion tools arranged in the circumferential direction of the expansion device are not deformed by the three-point bending press. A method of expanding the tube by contacting the unstrained area is described.

또, 특허문헌 2 에는, 3 점 굽힘 프레스에 사용하는 펀치의 외주면의 곡률 반경과 확관 공구의 외주면의 곡률 반경이 소정의 관계식을 만족하도록 함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이 기재되어 있다.In addition, Patent Document 2 describes a method of improving the roundness of the steel pipe after the expansion process by ensuring that the radius of curvature of the outer peripheral surface of the punch used in the three-point bending press and the radius of curvature of the outer peripheral surface of the expansion tool satisfy a predetermined relational expression. there is.

또한, 특허문헌 3 에는, 프레스 벤드 공정에 있어서 과대한 가압력을 필요로 하지 않고 진원도가 높은 강관을 효율적으로 제조할 수 있는 제조 방법으로서, 3 점 굽힘 프레스를 실시할 때, 강판의 적어도 일부분에는, 다른 영역과 비교하여 극히 근소한 곡률을 부여한 경가공부를 형성하거나, 혹은 굽힘 가공을 생략한 미가공부를 형성하는 방법이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 3 에는, 심 갭 저감 공정에 있어서는, 경가공부 혹은 미가공부를 구속하지 않고, 경가공부 혹은 미가공부의 중심으로부터 소정 거리만큼 떨어진 부위에 가압력을 부하하는 것이 기재되어 있다. 또한, 통상, 프레스 벤드 공정 후에 실시하는 심 갭 저감 공정에서는 O 프레스 장치가 사용된다.In addition, Patent Document 3 describes a manufacturing method that can efficiently manufacture steel pipes with high roundness without requiring excessive pressing force in the press bend process, and when performing a three-point bending press, at least a portion of the steel sheet has the following: A method of forming a lightly machined portion with an extremely small curvature compared to other regions or forming a raw portion where bending processing is omitted is described. In addition, Patent Document 3 describes that, in the seam gap reduction process, a pressing force is applied to a portion that is a predetermined distance away from the center of the light processed portion or the unprocessed portion without restraining the light processed portion or the unprocessed portion. Additionally, an O press device is usually used in the seam gap reduction process performed after the press bend process.

한편, 비특허문헌 1 에는, 확관 공정의 조업 조건이 확관 공정 후의 강관의 진원도에 미치는 영향에 대해, 유한 요소법을 사용한 계산에 의해 해석하는 방법이 기재되어 있다.On the other hand, Non-Patent Document 1 describes a method of analyzing the influence of the operating conditions of the pipe expansion process on the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process through calculations using the finite element method.

일본 공개특허공보 2012-170977호Japanese Patent Publication No. 2012-170977 일본 특허공보 5541432호Japanese Patent Publication No. 5541432 일본 특허공보 6015997호Japanese Patent Publication No. 6015997

소성과 가공, 제59권 694호(2018), p.203 - 208 Plasticity and Processing, Volume 59, No. 694 (2018), p.203 - 208

특허문헌 1 에 기재된 방법은, 3 점 굽힘 프레스의 가압 위치와 확관 공구의 가압 위치를 대응시켜, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이다. 그러나, 강관의 제조 공정은, 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 심 갭 저감 공정, 용접 공정, 확관 공정 등의 복수의 공정을 포함한다. 이 때문에, 특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 그 밖의 공정의 조업 조건이 확관 공정 후의 강관의 진원도에 미치는 영향을 고려하고 있지 않기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 반드시 향상시킬 수 없는 경우가 있다.The method described in Patent Document 1 is a method of improving the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process by matching the pressing position of the three-point bending press and the pressing position of the pipe expansion tool. However, the manufacturing process of a steel pipe includes a plurality of processes such as a step bending process, a press bend process, a seam gap reduction process, a welding process, and a pipe expansion process. For this reason, in the method described in Patent Document 1, the effect of the operating conditions of other processes on the roundness of the steel pipe after the expansion process is not taken into consideration, so there are cases where the roundness of the steel pipe after the expansion process cannot necessarily be improved.

특허문헌 2 에 기재된 방법은, 특허문헌 1 에 기재된 방법과 동일하게, 프레스 벤드 공정의 조업 조건인 3 점 굽힘 프레스에 사용하는 펀치의 외주면의 곡률 반경과, 확관 공정의 조업 조건인 확관 공구의 외주면의 곡률 반경이 소정의 관계식을 만족하도록 함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이다. 그러나, 특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 특허문헌 1 에 기재된 방법과 동일하게, 심 갭 저감 공정 등의 프레스 벤드 공정 이외의 공정의 영향을 고려할 수 없다는 문제점이 있다.The method described in Patent Document 2 is the same as the method described in Patent Document 1, the radius of curvature of the outer peripheral surface of the punch used in the three-point bending press, which is the operating condition of the press bend process, and the outer peripheral surface of the expansion tool, which is the operating condition of the expansion process. This is a method of improving the roundness of the steel pipe after the expansion process by ensuring that the radius of curvature satisfies a predetermined relationship. However, the method described in Patent Document 2, like the method described in Patent Document 1, has a problem in that the influence of processes other than the press bend process, such as the seam gap reduction process, cannot be considered.

특허문헌 3 에 기재된 방법은, 프레스 벤드 공정에 있어서의 3 점 굽힘 프레스의 가공 조건을, 강판의 위치에 따라 변경함과 함께 심 갭 저감 공정에서의 성형 조건과 관련지은 조건으로 함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이다. 그러나, 특허문헌 3 에 기재된 방법에서는, 소재가 되는 강판의 판두께나 재질의 편차가 발생하면, 동일한 성형 조건이어도 확관 공정 후의 강관의 진원도에 편차가 발생한다는 문제점이 있다.The method described in Patent Document 3 changes the processing conditions of the three-point bending press in the press bend process according to the position of the steel sheet and makes it a condition related to the forming conditions in the seam gap reduction process, so that the processing conditions after the pipe expansion process are changed. This is a method of improving the roundness of steel pipes. However, in the method described in Patent Document 3, if there is variation in the plate thickness or material of the steel plate as a material, there is a problem in that variation occurs in the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process even under the same forming conditions.

한편, 강관의 제조 공정은 상기한 바와 같이 복수의 공정을 포함하기 때문에, 강판이 제조될 때까지의 리드 타임이 길고, 제조 비용이 증가한다는 문제가 있다. 이에 대해, 일부의 공정을 생략함으로써 강관의 제조 공정을 효율화하고자 하는 움직임이 있다. 구체적으로는, 상기 심 갭 저감 공정을 생략하고, 강관의 제조 공정을 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 용접 공정, 및 확관 공정으로 하는 경우가 있다. 그러나, 심 갭 저감 공정을 생략한 경우, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 악화되는 것이 상정되고, 이와 같은 경우에는, 복수의 공정의 조업 조건을 적정하게 조합하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호하게 하는 것이 필요해진다.On the other hand, since the steel pipe manufacturing process includes a plurality of processes as described above, there is a problem that the lead time until the steel sheet is manufactured is long and the manufacturing cost increases. In response to this, there is a movement to streamline the steel pipe manufacturing process by omitting some processes. Specifically, there are cases where the seam gap reduction process is omitted, and the steel pipe manufacturing process is performed as a short bending process, press bend process, welding process, and pipe expansion process. However, when the seam gap reduction process is omitted, it is assumed that the roundness of the steel pipe after the expansion process deteriorates. In such a case, it is necessary to properly combine the operating conditions of a plurality of processes to improve the roundness of the steel pipe after the expansion process. something becomes necessary.

한편, 비특허문헌 1 에 기재된 방법과 같이, 오프라인의 계산으로서, 유한 요소법을 사용한 확관 공정의 해석을 실시함으로써, 확관 공정의 조업 파라미터가 진원도에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있다. 그러나, 비특허문헌 1 에 기재된 방법에도, 다른 공정의 조업 조건이 진원도에 미치는 영향을 고려할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 이와 같은 수치 해석을 실시하는 경우에는, 계산에 소요되는 시간이 길기 때문에, 온라인으로 진원도를 예측하는 것이 곤란하다는 문제점도 있다.On the other hand, by analyzing the pipe expansion process using the finite element method as an offline calculation, as in the method described in Non-Patent Document 1, the influence of the operating parameters of the pipe expansion process on roundness can be quantitatively predicted. However, the method described in Non-Patent Document 1 also has a problem in that it cannot take into account the influence of operating conditions of other processes on roundness. Additionally, when performing such numerical analysis, there is a problem that it is difficult to predict roundness online because the time required for calculation is long.

본 발명은, 이상의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로, 또한, 신속하게 예측하는 진원도 예측 모델을 생성 가능한 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법을 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로, 또한, 신속하게 예측 가능한 강관의 진원도 예측 방법 및 진원도 예측 장치를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로 제어 가능한 강관의 진원도 제어 방법을 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 원하는 진원도를 갖는 강관을 양호한 수율로 제조 가능한 강관의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.The present invention was made to solve the above problems, and is a steel pipe that can generate a roundness prediction model that quickly and accurately predicts the roundness of the steel pipe after the expansion process in the steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes. The goal is to provide a method for generating a circularity prediction model. Another object of the present invention is to provide a method and roundness prediction device for predicting the roundness of a steel pipe that can accurately and quickly predict the roundness of a steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes. It's in doing. Another object of the present invention is to provide a method for controlling the roundness of a steel pipe that can control the roundness of the steel pipe after the expansion step in a steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes with good precision. Additionally, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a steel pipe that can produce a steel pipe with a desired roundness with good yield.

본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법은, 강판의 폭 방향 단부에 단 굽힘 가공을 실시하는 단 굽힘 공정과, 펀치에 의한 복수회의 가압에 의해 단 굽힘 가공이 실시된 강판을 오픈관으로 성형 가공하는 프레스 벤드 공정, 및 상기 오픈관의 단부끼리를 접합한 강관에 대해 확관에 의한 성형 가공을 실시하는 확관 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서의, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 진원도 예측 모델을 생성하는 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법으로서, 상기 단 굽힘 공정의 조업 파라미터에서 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터 및 상기 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터에서 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터를 포함하는 조업 조건 데이터 세트를 입력 데이터에 포함하고, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 상기 조업 조건 데이터 세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 상기 조업 조건 데이터 세트와 대응하는 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도의 데이터의 세트를 학습용 데이터로서 오프라인으로 복수 생성하는 기초 데이터 취득 스텝과, 상기 기초 데이터 취득 스텝에 있어서 생성된 복수의 학습용 데이터를 사용하여, 상기 조업 조건 데이터 세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 오프라인으로 기계 학습에 의해 생성하는 진원도 예측 모델 생성 스텝을 포함한다.The method for generating a roundness prediction model for a steel pipe related to the present invention includes a step bending process of performing step bending on the width direction end of a steel sheet, and a step bending process performed by pressing multiple times with a punch to form an open pipe. Predicting the roundness of the steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process including a press bend process for forming and an expansion process for performing forming processing by pipe expansion on the steel pipe in which the ends of the open pipes are joined to each other. A method of generating a roundness prediction model for a steel pipe that generates a roundness prediction model that includes 1 or 2 or more operation parameters selected from the operation parameters of the step bending process and 1 or 2 or more operation parameters selected from the operation parameters of the press bend process. The operating condition data set is included in the input data, and a numerical calculation using the roundness of the steel pipe after the expansion process as output data is performed multiple times while changing the operating condition data set, so that the operation condition data set corresponds to the above operation condition data set. A basic data acquisition step of offline generating a plurality of sets of data on the roundness of the steel pipe after the expansion process as learning data, and using the plurality of learning data generated in the basic data acquisition step, the operating condition data set is input data. , It includes a roundness prediction model generation step of generating a roundness prediction model offline through machine learning, with the roundness of the steel pipe after the expansion process as output data.

상기 기초 데이터 취득 스텝은, 유한 요소법을 이용하여 상기 조업 조건 데이터 세트로부터 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 산출하는 스텝을 포함하면 된다.The basic data acquisition step may include a step of calculating the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process from the operating condition data set using the finite element method.

상기 진원도 예측 모델은, 상기 입력 데이터로서, 상기 강판의 속성 정보에서 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하면 된다.The roundness prediction model may include one or two or more parameters selected from attribute information of the steel sheet as the input data.

상기 진원도 예측 모델은, 상기 입력 데이터로서, 상기 확관 공정의 조업 파라미터 중에서 선택한 확관율을 포함하면 된다.The roundness prediction model may include, as the input data, an expansion rate selected among the operation parameters of the pipe expansion process.

상기 단 굽힘 공정의 조업 파라미터는, 단 굽힘 가공폭, C 프레스력, 및 클램프 파지력 중 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하면 된다.The operation parameters of the step bending process may include one or two or more of the step bending width, C press force, and clamp gripping force.

상기 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터는, 상기 프레스 벤드 공정에 사용하는 펀치가 강판을 가압하는 프레스 위치 정보 및 프레스 압하량과 함께, 상기 프레스 벤드 공정을 통해서 실시하는 프레스 횟수를 포함하면 된다.The operation parameters of the press bend process may include the number of presses performed through the press bend process, along with press position information and press reduction amount at which the punch used in the press bend process presses the steel sheet.

상기 기계 학습으로서, 뉴럴 네트워크, 결정목 학습, 랜덤 포레스트, 가우시안 과정 회귀, 및 서포트 벡터 회귀에서 선택한 기계 학습을 사용하면 된다.As the machine learning, machine learning selected from neural network, decision tree learning, random forest, Gaussian process regression, and support vector regression may be used.

본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 방법은, 본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법에 의해 생성된 강관의 진원도 예측 모델의 입력으로서, 상기 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터 세트를 온라인으로 취득하는 조업 파라미터 취득 스텝과, 상기 조업 파라미터 취득 스텝에 있어서 취득한 상기 조업 조건 데이터 세트를 상기 진원도 예측 모델에 입력함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 예측하는 진원도 예측 스텝을 포함한다.The roundness prediction method of a steel pipe related to the present invention is an input of a steel pipe roundness prediction model generated by the method of generating a steel pipe roundness prediction model related to the present invention, and operating condition data set as the operating conditions of the steel pipe manufacturing process It includes an operation parameter acquisition step of acquiring the set online, and a roundness prediction step of predicting roundness information of the steel pipe after the pipe expansion process by inputting the operation condition data set acquired in the operation parameter acquisition step into the roundness prediction model. .

본 발명에 관련된 강관의 진원도 제어 방법은, 본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 방법을 사용하여, 상기 강관의 제조 공정을 구성하는 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 및 확관 공정 중에서 선택한 재설정 대상 공정의 개시 전에, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 예측하고, 예측된 강관의 진원도 정보에 기초하여, 적어도 상기 재설정 대상 공정의 조업 파라미터 중에서 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터, 또는, 상기 재설정 대상 공정보다 하류측의 성형 가공 공정의 조업 파라미터 중에서 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터를 재설정하는 스텝을 포함한다.The method for controlling the roundness of a steel pipe related to the present invention is to initiate a reset target process selected from the step bending process, press bend process, and pipe expansion process that constitute the manufacturing process of the steel pipe, using the method for predicting the roundness of the steel pipe related to the present invention. Before, the roundness information of the steel pipe after the pipe expansion process is predicted, and based on the predicted roundness information of the steel pipe, at least one or two or more operation parameters selected from among the operation parameters of the reset target process, or downstream from the reset target process It includes a step of resetting one or two or more operating parameters selected from among the operating parameters of the molding processing process.

본 발명에 관련된 강관의 제조 방법은, 본 발명에 관련된 강관의 진원도 제어 방법을 사용하여 강관을 제조하는 스텝을 포함한다.The method for manufacturing a steel pipe according to the present invention includes steps for manufacturing a steel pipe using the method for controlling the roundness of a steel pipe according to the present invention.

본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 장치는, 강판의 폭 방향 단부에 단 굽힘 가공을 실시하는 단 굽힘 공정과, 펀치에 의한 복수회의 가압에 의해 단 굽힘 가공이 실시된 강판을 오픈관으로 성형 가공하는 프레스 벤드 공정, 및 상기 오픈관의 단부끼리를 접합한 강관에 대해 확관에 의한 성형 가공을 실시하는 확관 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서의, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 강관의 진원도 예측 장치로서, 상기 단 굽힘 공정의 조업 파라미터에서 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터 및 상기 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터에서 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터를 포함하는 조업 조건 데이터 세트를 입력 데이터로서 포함하고, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 상기 조업 조건 데이터 세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 상기 조업 조건 데이터 세트와 대응하는 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보의 데이터의 세트를 학습용 데이터로서 복수 생성하는 기초 데이터 취득부와, 상기 기초 데이터 취득부에 있어서 생성된 복수의 학습용 데이터를 사용하여, 상기 조업 조건 데이터 세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 기계 학습에 의해 생성하는 진원도 예측 모델 생성부와, 상기 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터 세트를 온라인으로 취득하는 조업 파라미터 취득부와, 상기 진원도 예측 모델 생성부에 있어서 생성된 진원도 예측 모델을 사용하여, 상기 조업 파라미터 취득부에 의해 취득한 상기 조업 조건 데이터 세트에 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 온라인으로 예측하는 진원도 예측부를 구비한다.The roundness prediction device for a steel pipe according to the present invention includes a step bending process in which step bending is performed on the width direction end of a steel sheet, and a step bending process in which the step bending process is performed by pressing multiple times with a punch to form an open pipe. Predicting the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process in a steel pipe manufacturing process including a press bend process and an expansion process of performing forming processing by pipe expansion on the steel pipe in which the ends of the open pipes are joined to each other. A roundness prediction device, comprising as input data an operating condition data set including 1 or 2 or more operating parameters selected from the operating parameters of the step bending process and 1 or 2 or more operating parameters selected from the operating parameters of the press bend process, A set of data on the roundness information of the steel pipe after the pipe expansion process corresponding to the operation condition data set by performing a numerical calculation using the roundness information of the steel pipe after the pipe expansion process as output data multiple times while changing the operation condition data set. A basic data acquisition unit that generates a plurality of learning data as learning data, and using the plurality of learning data generated in the basic data acquisition unit, the operating condition data set is used as input data, and the roundness information of the steel pipe after the expansion process is used as output data. A roundness prediction model generation unit that generates a roundness prediction model using machine learning, an operation parameter acquisition unit that acquires online an operation condition data set set as an operation condition of the steel pipe manufacturing process, and a roundness prediction model generation unit. and a roundness prediction unit that predicts online the roundness information of the steel pipe after the expansion process corresponding to the operation condition data set acquired by the operation parameter acquisition unit, using the generated roundness prediction model.

사용자의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하는 입력부와, 상기 진원도 정보를 표시하는 표시부를 갖는 단말 장치를 구비하고, 상기 조업 파라미터 취득부는, 상기 입력부가 취득한 입력 정보에 기초하여, 상기 강관의 제조 공정에 있어서의 조업 조건 데이터 세트의 일부 또는 전부를 갱신하고, 상기 표시부는, 상기 갱신된 조업 조건 데이터 세트를 사용하여 상기 진원도 예측부가 예측한 상기 강관의 진원도 정보를 표시하면 된다.A terminal device having an input unit for acquiring input information based on a user's operation and a display unit for displaying the roundness information, wherein the operation parameter acquisition unit monitors the steel pipe manufacturing process based on the input information acquired by the input unit. A part or all of the operating condition data set in is updated, and the display unit displays the roundness information of the steel pipe predicted by the roundness prediction unit using the updated operating condition data set.

본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로, 또한, 신속하게 예측하는 진원도 예측 모델을 생성할 수 있다. 또, 본 발명에 관련된 강관의 진원도 예측 방법 및 진원도 예측 장치에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로, 또한, 신속하게 예측할 수 있다. 또, 본 발명에 관련된 강관의 진원도 제어 방법에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로 제어할 수 있다. 또, 본 발명에 관련된 강관의 제조 방법에 의하면, 원하는 진원도를 갖는 강관을 양호한 수율로 제조할 수 있다.According to the method for generating a roundness prediction model for a steel pipe related to the present invention, a roundness prediction model is generated that accurately and quickly predicts the roundness of a steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes. can do. In addition, according to the steel pipe roundness prediction method and the roundness prediction device according to the present invention, the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process in the steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes can be predicted with good accuracy and quickly. In addition, according to the method for controlling the roundness of a steel pipe according to the present invention, the roundness of the steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes can be controlled with good precision. Additionally, according to the steel pipe manufacturing method according to the present invention, a steel pipe having a desired roundness can be manufactured with good yield.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2 는, C 프레스 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 프레스 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 프레스 벤드 장치를 사용하여 U 자상 단면의 성형체를 성형하는 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 프레스 벤드 장치를 사용하여 U 자상 단면의 성형체를 성형하는 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 확관 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 강관의 외경 형상의 측정 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9 는, 도 8 에 나타내는 진원도 오프라인 계산부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10 은, 프레스 벤드 공정의 조업 조건의 변경에 수반하는 프레스 가공량과 확관 공정 후의 강관의 진원도의 관계의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 압하 횟수마다의 프레스 압하 위치 및 프레스 압하량의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14 는, 유한 요소 모델의 일례를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the manufacturing process of a steel pipe according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing the overall configuration of the C press device.
Fig. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the press mechanism.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a process for forming a molded body with a U-shaped cross section using a press bend device.
Fig. 5 is a diagram showing an example of a process for forming a molded body with a U-shaped cross section using a press bend device.
Fig. 6 is a diagram showing a configuration example of a tube expansion device.
Fig. 7 is a diagram showing a configuration example of a measuring device for the outer diameter shape of a steel pipe.
Figure 8 is a block diagram showing the configuration of a device for predicting roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the roundness offline calculation unit shown in FIG. 8.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a change in the relationship between the amount of press processing and the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process due to a change in the operating conditions of the press bend process.
Fig. 11 is a diagram showing an example of the press reduction position and press reduction amount for each number of reductions.
Figure 12 is a diagram for explaining a method for controlling the roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a device for predicting roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention.
Fig. 14 is a diagram showing an example of a finite element model.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[강관의 제조 공정][Manufacturing process of steel pipe]

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 제조 공정을 나타내는 도면이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 제조 공정에서는, 소재가 되는 강판으로서, 강관의 제조 공정의 전공정인 후판 압연 공정에 의해 제조되는 후강판이 사용된다. 여기서, 후강판은, 항복 응력 245 ∼ 1050 ㎫, 인장 강도 415 ∼ 1145 ㎫, 판두께 6.4 ∼ 50.8 ㎜, 판폭 1200 ∼ 4500 ㎜, 및 길이 10 ∼ 18 m 의 것이 대표적이다. 또, 후강판의 폭 방향 단부는 개선 (開先) 이라고 불리는 모따기상의 형상으로 미리 연삭된다. 이것은, 이후의 용접 공정에 있어서, 폭 방향 단부의 외면 코너부의 과가열을 방지하여 용접 강도를 안정화시키기 위해서이다. 또, 후강판의 폭은, 강관으로 성형된 후의 외경에 영향을 미치기 때문에, 이후의 공정에 있어서의 변형 이력을 고려하여 소정 범위로 조정된다.1 is a diagram showing the manufacturing process of a steel pipe according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the steel pipe manufacturing process of one embodiment of the present invention, a thick steel plate manufactured by a thick plate rolling process, which is a pre-process of the steel pipe manufacturing process, is used as a steel plate as a material. Here, typical thick steel plates have a yield stress of 245 to 1050 MPa, a tensile strength of 415 to 1145 MPa, a plate thickness of 6.4 to 50.8 mm, a plate width of 1200 to 4500 mm, and a length of 10 to 18 m. Additionally, the width direction end portion of the thick steel plate is ground in advance into a chamfer-like shape called an opening. This is to prevent overheating of the outer corner portion of the width direction end portion and stabilize the weld strength in the subsequent welding process. In addition, since the width of the thick steel plate affects the outer diameter after being formed into a steel pipe, it is adjusted to a predetermined range in consideration of the deformation history in the subsequent process.

강관의 제조 공정에서는, 강판의 폭 방향 단부에 굽힘을 부여하는 단 굽힘 공정이 실시된다. 단 굽힘 공정은, C 프레스 장치에 의해 실시되고, 강판의 폭 방향 단부에 단 굽힘 가공 (크림핑 가공이라고도 칭해진다) 을 실시하는 것이다. C 프레스 장치는, 상하 1 쌍의 금형과, 강판의 폭 방향 중앙부를 유지하는 상하 1 쌍의 클램프를 구비하고 있다. 금형의 길이는 강판의 길이에 비해 짧기 때문에, 강판을 길이 방향으로 순차 보내면서 단 굽힘 가공이 반복된다. 이와 같은 단 굽힘 가공을 강판의 폭 방향 양단부에 대해 실시한다. 단 굽힘 공정은, 3 점 굽힘 프레스에서는 폭 방향 단부에 굽힘 모멘트를 부여하는 것이 어렵기 때문에, 미리 금형에 의해 굽힘 변형을 부여하는 것이다. 이로써, 최종 제품이 되는 강관의 진원도를 향상시킬 수 있다. 이 때, 가공 조건을 특정하기 위한 조업 파라미터가 되는 것은, 금형이 강판의 폭 방향 단부로부터 폭 방향 중앙 방향을 향하여 접촉하는 길이인 단 굽힘 가공폭, 클램프의 파지력, 단 굽힘 가공을 강판의 길이 방향으로 반복할 때의 금형의 이송량, 이송 방향, 및 이송 횟수 등을 들 수 있다.In the steel pipe manufacturing process, a step bending process is performed to apply bending to the width direction ends of the steel plate. The step bending process is performed using a C press machine, and step bending (also called crimping) is performed on the width direction end portion of the steel sheet. The C press device is equipped with an upper and lower pair of molds and an upper and lower pair of clamps that hold the central portion in the width direction of the steel plate. Since the length of the mold is shorter than the length of the steel plate, single bending processing is repeated while sequentially sending the steel plate in the longitudinal direction. This single bending process is performed on both ends of the steel sheet in the width direction. However, in the bending process, since it is difficult to apply a bending moment to the width direction end portion in a three-point bending press, bending deformation is applied in advance using a mold. As a result, the roundness of the steel pipe that becomes the final product can be improved. At this time, the operating parameters for specifying the processing conditions are the step bending width, which is the length that the mold contacts from the width direction end of the steel sheet toward the width direction center, the gripping force of the clamp, and the step bending process in the longitudinal direction of the steel sheet. Examples include the amount of transfer of the mold when repeating, the direction of transfer, and the number of transfers.

그 후의 프레스 벤드 공정은, 프레스 벤드 장치에 의해 펀치에 의한 3 점 굽힘 프레스를 복수회 실시함으로써 강판을 U 자상 단면의 성형체로 가공하는 공정이다. 또한, 프레스 벤드 공정 후에는, O 프레스 장치를 사용하여 U 자상 단면의 성형체의 심 갭을 저감시키는 심 갭 저감 공정을 거쳐 오픈관으로 하는 제조 공정이 취해지는 경우가 많다. 그러나, 본 실시형태에서는 심 갭 저감 공정을 생략하고, 프레스 벤드 공정이 완료된 U 자상 단면의 성형체에 대해 용접 공정을 실행한다. 이후에서는, 프레스 벤드 공정에 의해 얻어진 U 자상 단면의 성형체를 오픈관이라고도 칭한다. 그 후의 용접 공정은, 오픈관의 단부에 형성된 심 갭부에 대해, 단부끼리가 접촉하도록 구속하여 단부끼리를 접합하는 공정이다. 이로써, 성형체는 단부끼리가 접합된 강관이 된다. 그 후의 확관 공정은, 원호를 복수로 분할한 곡면을 갖는 복수개의 확관 공구를 구비한 확관 장치를 사용하여, 확관 공구의 곡면을 강관의 내면에 맞닿게 함으로써 강관을 확관하는 공정이다. 이와 같이 하여 제조된 강관은, 검사 공정에 있어서, 재질, 외관, 치수 등의 품질이 소정의 사양을 만족하는지의 여부가 판정되고, 그 후 제품으로서 출하된다. 검사 공정에는, 강관의 진원도를 측정하는 진원도 측정 공정이 포함된다.The subsequent press bend process is a process of processing the steel sheet into a molded body with a U-shaped cross section by performing three-point bending press using a punch multiple times using a press bend device. In addition, after the press bend process, a seam gap reduction process is often performed to reduce the seam gap of the molded body with a U-shaped cross section using an O press device to produce an open pipe. However, in this embodiment, the seam gap reduction process is omitted, and the welding process is performed on the U-shaped cross-section molded body for which the press bend process has been completed. Hereinafter, the molded body with a U-shaped cross section obtained by the press bend process is also referred to as an open pipe. The subsequent welding process is a process of joining the ends by restraining them so that they contact each other with respect to the seam gap portion formed at the end of the open pipe. As a result, the molded body becomes a steel pipe whose ends are joined together. The subsequent pipe expansion process is a process of expanding the steel pipe by using an expansion device equipped with a plurality of expansion tools having a curved surface divided by a plurality of circular arcs, and bringing the curved surface of the expansion tool into contact with the inner surface of the steel pipe. In the inspection process, the steel pipe manufactured in this way is judged whether or not its quality, such as material, appearance, and size, satisfies predetermined specifications, and is then shipped as a product. The inspection process includes a roundness measurement process to measure the roundness of the steel pipe.

본 실시형태에서는, 강판을 오픈관으로 성형하고, 또한 용접 후에 확관 공정을 실시하는 일련의 제조 공정 중에서, 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 심 갭 저감 공정, 및 확관 공정을 「성형 가공 공정」 이라고 부른다. 이들 공정은 강판에 소성 변형을 부여하여 강관의 치수 및 형상을 제어하는 공정으로서 공통된다. 이하, 도면을 참조하여, 강관의 제조 공정의 각 공정에 대해 상세하게 설명한다.In this embodiment, among a series of manufacturing processes in which a steel plate is formed into an open pipe and a pipe expansion process is performed after welding, the step bending process, press bend process, seam gap reduction process, and pipe expansion process are referred to as the “forming processing process.” I call. These processes are common as processes that control the dimensions and shape of the steel pipe by applying plastic deformation to the steel plate. Hereinafter, with reference to the drawings, each step in the steel pipe manufacturing process will be described in detail.

<단 굽힘 공정><Single bending process>

단 굽힘 가공을 실시하는 C 프레스 장치에 대해, 도 2, 도 3 을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 2 는, C 프레스 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, C 프레스 장치 (30) 는, 강판 (S) 을 그 길이 방향을 따른 방향을 반송 방향으로 하여 반송하는 반송 기구 (31) 와, 강판 (S) 의 반송 방향 하류측을 전방으로 하여, 일방의 폭 방향 단부 (Sc) 를 소정의 곡률로 굽힘 가공하는 프레스 기구 (32A) 와, 타방의 폭 방향 단부 (Sd) 를 소정의 곡률로 굽힘 가공하는 프레스 기구 (32B) 와, 단 굽힘 가공을 실시하는 강판 (S) 의 폭에 따라, 좌우의 프레스 기구 (32A, 32B) 간의 간격을 조정하는 도시되지 않은 간격 조정 기구를 구비하고 있다. 반송 기구 (31) 는, 프레스 기구 (32A, 32B) 의 전후에 각각 배치된 복수의 회전 구동되는 반송 롤 (31a) 로 이루어진다. 또한, 도면 중의 부호 Sa 는 강판 (S) 의 선단부 (길이 방향 전방 단부) 를 나타내고 있다.The C press device that performs step bending will be described in detail using Figs. 2 and 3. Fig. 2 is a perspective view showing the overall configuration of the C press device. As shown in FIG. 2, the C press device 30 includes a conveyance mechanism 31 that conveys the steel plate S with the direction along its longitudinal direction as the conveyance direction, and a conveyance direction downstream of the steel plate S. Facing forward, a press mechanism (32A) for bending one width direction end portion (Sc) to a predetermined curvature, and a press mechanism (32B) for bending the other width direction end portion (Sd) to a predetermined curvature, However, a gap adjustment mechanism (not shown) is provided to adjust the gap between the left and right press mechanisms 32A and 32B according to the width of the steel sheet S to be subjected to bending processing. The conveyance mechanism 31 consists of a plurality of rotationally driven conveyance rolls 31a disposed before and after the press mechanisms 32A and 32B, respectively. In addition, symbol Sa in the drawing represents the tip portion (longitudinal front end) of the steel plate S.

도 3(a) 에, 강판 (S) 의 일방의 폭 방향 단부 (Sc) 를 굽힘 가공하는 프레스 기구 (32A) 를, 강판 (S) 의 반송 방향 상류측으로부터 반송 방향 하류측을 향하는 방향에서 본 폭 방향 단면을 나타낸다. 또한, 프레스 기구 (32A) 와 프레스 기구 (32B) 는, 좌우 대칭이고, 동일한 구성을 갖는다. 프레스 기구 (32A, 32B) 는, 상하 방향으로 대향 배치된 1 쌍의 금형으로서의 상측 금형 (33) 및 하측 금형 (34) 과, 하측 금형 (34) 을 툴 홀더 (35) 와 함께 밀어 올려 (상측 금형 (33) 에 근접하는 방향으로 이동시켜), 소정의 프레스력 (C 프레스력) 으로 형 체결하는 금형 이동 수단으로서의 유압 실린더 (36) 를 구비하고 있다. 또한, 프레스 기구 (32A, 32B) 는, 상측 금형 (33) 및 하측 금형 (34) 의 폭 방향 내측에서 강판 (S) 을 파지하는 클램프 기구 (37) 를 구비하는 경우가 있다. 상측 금형 (33) 및 하측 금형 (34) 의 강판 (S) 의 길이 방향의 길이는 통상은 강판 (S) 의 길이보다 짧다. 그 경우에는 반송 기구 (31) (도 2 참조) 에 의해 강판 (S) 을 길이 방향으로 간헐적으로 보내면서 복수회의 단 굽힘 가공을 실시한다.In Fig. 3(a), the press mechanism 32A for bending one width direction end portion Sc of the steel sheet S is viewed from the upstream side in the conveyance direction of the steel sheet S toward the downstream side in the conveyance direction. It represents a cross section in the width direction. Additionally, the press mechanism 32A and the press mechanism 32B are left-right symmetrical and have the same configuration. The press mechanisms 32A, 32B push up the upper mold 33 and the lower mold 34 as a pair of molds opposed to each other in the vertical direction, and the lower mold 34 together with the tool holder 35 (upper mold) It is provided with a hydraulic cylinder 36 as a mold moving means that moves in a direction approaching the mold 33 and clamps the mold with a predetermined press force (C press force). In addition, the press mechanisms 32A, 32B may be provided with a clamp mechanism 37 that grips the steel plate S on the inside of the upper mold 33 and the lower mold 34 in the width direction. The length of the steel plate S of the upper mold 33 and the lower mold 34 in the longitudinal direction is usually shorter than the length of the steel plate S. In that case, the steel sheet S is intermittently fed in the longitudinal direction by the conveyance mechanism 31 (see Fig. 2), and a plurality of step bending processes are performed.

단 굽힘 공정에 있어서, 단 굽힘 가공이 실시되는 강판 (S) 의 폭 방향 단부 (Sc, Sd) 의 굽힘 방향 외측이 되는 면에 접하는 하측 금형 (34) 은, 상측 금형 (33) 에 대향하는 가압면 (34a) 을 갖는다. 상측 금형 (33) 은, 가압면 (34a) 에 대향하고, 제조하는 강관의 내경에 대응한 곡률 반경을 갖는 볼록 곡면상의 성형면 (33a) 을 갖는다. 가압면 (34a) 은, 폭 방향 외측을 향함에 따라 상측 금형 (33) 에 가까워지는 오목 곡면상을 가지고 있다. 단, 하측 금형 (34) 의 가압면 (34a) 은 오목 곡면상으로 했지만, 폭 방향 외측을 향함에 따라 상측 금형 (33) 에 가까워지는 면이면 되고, 경사진 평면이어도 된다. 상측 금형 (33) 및 하측 금형 (34) 의 곡면 형상으로는, 강판 (S) 의 두께나 외경 등에 따라 적절한 형상의 것이 설계되고, 처리 대상재에 따라 적절히 선택하여 사용되는 경우가 있다.In the step bending process, the lower mold 34, which is in contact with the surface that is outside the bending direction of the width direction end portions Sc and Sd of the steel sheet S on which the step bending process is performed, is pressed against the upper mold 33. It has a face (34a). The upper mold 33 has a convexly curved molding surface 33a that faces the pressing surface 34a and has a radius of curvature corresponding to the inner diameter of the steel pipe to be manufactured. The pressing surface 34a has a concave curved surface that approaches the upper mold 33 as it faces outward in the width direction. However, the pressing surface 34a of the lower mold 34 is a concave curved surface. However, it may be a surface that approaches the upper mold 33 as it faces outward in the width direction, or may be an inclined plane. The curved shape of the upper mold 33 and the lower mold 34 is designed to have an appropriate shape depending on the thickness or outer diameter of the steel plate S, and may be appropriately selected and used depending on the material to be processed.

도 3(b) 는, 도 3(a) 와 동일한 위치에 있어서의 프레스 기구 (32A) 의 폭 방향 단면이지만, 하측 금형 (34) 을 유압 실린더 (36) 에 의해 밀어 올려 형 체결한 상태를 나타내고 있다. 하측 금형 (34) 은 유압 실린더 (36) 에 의해 밀어 올려지고, 강판 (S) 의 폭 방향 단부 (Sc) 는 상측 금형 (33) 의 원호상의 성형면 (33a) 을 따른 형상으로 굽힘 가공되어 있다. 단 굽힘 성형을 실시하는 폭 (단 굽힘 가공폭) 은, 강판 (S) 의 폭에 따라 상이하지만, 100 ∼ 400 ㎜ 정도가 되는 것이 일반적이다.Fig. 3(b) is a cross section in the width direction of the press mechanism 32A at the same position as Fig. 3(a), but shows the state in which the lower mold 34 is pushed up by the hydraulic cylinder 36 and clamped. there is. The lower mold 34 is pushed up by the hydraulic cylinder 36, and the width direction end portion Sc of the steel sheet S is bent into a shape along the arc-shaped forming surface 33a of the upper mold 33. . The width at which step bending is performed (step bending width) varies depending on the width of the steel sheet S, but is generally about 100 to 400 mm.

<프레스 벤드 공정><Press bend process>

도 4 는, 프레스 벤드 장치를 사용하여 U 자상 단면의 성형체를 성형하는 공정의 일례를 나타내는 도면이다. 도면 중, 부호 1 은, 강판 (S) 의 반송 경로 내에 배치된 다이를 나타내고 있다. 다이 (1) 는, 강판 (S) 을 그 반송 방향을 따라 2 개 지점에서 지지하는 좌우 1 쌍의 봉상 부재 (1a, 1b) 로 구성되어 있고, 성형해야 할 강관의 사이즈에 따라 그 간격 (ΔD) 을 변경할 수 있게 되어 있다. 또, 부호 2 는, 다이 (1) 에 근접 및 이격되는 방향으로 이동 가능한 펀치를 나타내고 있다. 펀치 (2) 는, 강판 (S) 에 직접 접하여 강판 (S) 을 오목 형상으로 가압하는 하향 볼록상의 가공면을 갖는 펀치 선단부 (2a) 와, 펀치 선단부 (2a) 의 배면에 연결되고, 펀치 선단부 (2a) 를 지지하는 펀치 지지체 (2b) 를 구비하고 있다. 또한, 통상, 펀치 선단부 (2a) 의 최대폭과 펀치 지지체 (2b) 의 폭 (두께) 은 동등하게 되어 있다.FIG. 4 is a diagram showing an example of a process for forming a molded body with a U-shaped cross section using a press bend device. In the figure, symbol 1 represents a die arranged within the conveyance path of the steel plate S. The die 1 is composed of a pair of left and right rod-shaped members 1a and 1b that support the steel plate S at two points along the conveyance direction, and the gap (ΔD) varies depending on the size of the steel pipe to be formed. ) can be changed. In addition, symbol 2 represents a punch that can move in directions approaching and away from the die 1. The punch 2 is connected to a punch tip 2a having a downwardly convex processing surface that directly contacts the steel sheet S and presses the steel sheet S into a concave shape, and is connected to the back of the punch tip 2a, and the punch tip 2a is connected to the punch tip 2a. It is provided with a punch support body (2b) supporting (2a). Additionally, usually, the maximum width of the punch tip portion 2a and the width (thickness) of the punch support body 2b are equal.

상기 서술한 구성으로 이루어지는 프레스 벤드 장치를 사용하여 강판 (S) 에 굽힘 가공을 실시할 때에는, 강판 (S) 을 다이 (1) 상에 재치 (載置) 하고, 강판 (S) 을 소정의 이송량으로 간헐적으로 송급하면서, 도 5 에 나타내는 요령으로, 강판 (S) 의 폭 방향 양단부에서 중앙부를 향하여 펀치 (2) 에 의해 축차 3 점 굽힘 프레스를 실시한다. 또한, 도 5 는, 미리 단 굽힘 가공을 실시한 강판 (S) 에 대해, 좌측열의 위에서 아래로 (가공 전반 (a) ∼ (e)), 이어서, 중앙열의 위에서 아래로 (가공 후반 (f) ∼ (i)) 굽힘 가공 및 강판 (S) 의 송급을 실시함으로써 우측열도 ((j)) 에 나타내는 바와 같은 성형체 (S₁) 를 성형하는 공정을 나타낸 도면이다. 또한, 도 5 에 있어서, 강판 (S) 및 펀치 (2) 에 부여되어 있는 화살표는 각각의 공정에 있어서의 강판 (S) 및 펀치 (2) 의 이동 방향을 나타내고 있다. 또, 본 공정에 의한 가공 후의 U 자상 단면의 성형체 (S₁) 에 있어서, 단부끼리의 간극을 「심 갭」 이라고 부른다.When bending the steel sheet S using the press bend device having the above-described configuration, the steel sheet S is placed on the die 1, and the steel sheet S is fed by a predetermined amount. While intermittently feeding, a three-point bending press is sequentially performed using the punch 2 from both ends in the width direction of the steel sheet S toward the central part in the manner shown in FIG. 5 . 5 shows a steel sheet (S) that has previously undergone short bending processing, from top to bottom in the left row (first half of processing (a) to (e)), and then from top to bottom in the center row (second half of processing (f) to (i)) This is a diagram showing the process of forming a molded body (S ₁ ) as shown in the right-hand column ((j)) by performing bending processing and feeding the steel plate (S). Additionally, in FIG. 5 , arrows given to the steel sheet S and the punch 2 indicate the movement directions of the steel sheet S and the punch 2 in each process. In addition, in the molded body (S ₁ ) with a U-shaped cross section after processing by this process, the gap between the ends is called a “seam gap.”

여기서, 프레스 벤드 공정의 조업 조건을 결정하는 조업 파라미터로는, 프레스 횟수, 프레스 위치 정보, 프레스 압하량, 하측 다이 간격, 및 펀치 곡률 등을 들 수 있다.Here, the operating parameters that determine the operating conditions of the press bend process include the number of presses, press position information, press reduction amount, lower die gap, and punch curvature.

프레스 횟수란, 3 점 굽힘 프레스로 강판을 폭 방향에서 가압하는 총 횟수를 말한다. 프레스 횟수가 많을수록, U 자상 단면의 성형체가 매끄러운 곡선 형상이 되어, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 향상된다.The number of presses refers to the total number of times the steel sheet is pressed in the width direction with a three-point bending press. As the number of presses increases, the molded body with a U-shaped cross section becomes a smooth curved shape, and the roundness of the steel pipe after the expansion process improves.

프레스 위치 정보란, 펀치에 의한 가압을 실시하는 강판의 폭 방향의 위치를 말한다. 구체적으로는, 강판의 일방의 폭 방향 단부로부터의 거리나 강판의 폭 방향 중앙부를 기준으로 한 거리에 의해 특정할 수 있다. 프레스 위치 정보는, 가압의 횟수 (프레스 횟수 1 회째 내지 N 회째의 차례) 에 연관된 데이터로서 취급하는 것이 바람직하다.Press position information refers to the position in the width direction of the steel sheet where pressure is applied by a punch. Specifically, it can be specified by the distance from one width direction end of the steel plate or the distance based on the width direction central portion of the steel plate. It is preferable to treat the press position information as data related to the number of pressurizations (from the 1st to the Nth number of presses).

프레스 압하량이란, 각각의 가압 위치에 있어서의 펀치의 압입량을 말한다. 프레스 압하량은, 도 4 에 나타내는 다이 (1) 의 최상면의 점을 연결하는 선을 기준으로 하여, 거기에서부터 하방향으로 펀치 선단부 (2a) 의 하단면이 돌출되는 양으로 정의된다. 이 때, 펀치 선단부 (2a) 의 압입량은 가압마다 상이한 값으로 설정할 수 있기 때문에, 가압의 횟수와 프레스 압하량은 연관된 데이터로서 취급하는 것이 바람직하다. 따라서, 프레스 벤드 공정의 조업 조건은, 프레스 횟수를 N 으로 하면, 가압의 횟수, 프레스 위치 정보, 및 프레스 압하량을 1 세트의 데이터 세트로 하여, 1 ∼ N 개의 데이터 세트에 의해 특정된다.The press reduction amount refers to the press amount of the punch at each press position. The press reduction amount is defined as the amount by which the lower end surface of the punch tip 2a protrudes downward from the line connecting the points on the uppermost surface of the die 1 shown in FIG. 4. At this time, since the press amount of the punch tip 2a can be set to a different value for each press, it is preferable to treat the number of presses and the press press reduction amount as related data. Therefore, the operating conditions of the press bend process are specified by 1 to N data sets, with the number of presses being N, the number of presses, press position information, and press reduction amount as one set of data.

이들 데이터 세트를 사용하는 것은, 프레스 벤드 공정에서는 프레스 위치나 펀치의 압입량을 부분적으로 변경함으로써, 오픈관이 된 상태에서 전체의 단면 형상이 변화하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도에도 영향을 미치기 때문이다. 단, N 개의 데이터 세트 모두를 후술하는 진원도 예측 모델의 입력 변수로 할 필요는 없다. 확관 공정 후의 강관의 진원도에 대해 영향이 큰 조건을 선택하고, 예를 들어, 프레스 벤드 공정의 최초 (1 회째) 또는 최후 (N 회째) 의 프레스 위치 정보와 프레스 압하량을 사용하여, 진원도 예측 모델을 생성해도 된다.The reason for using these data sets is that in the press bend process, by partially changing the press position or the press amount of the punch, the overall cross-sectional shape changes in the open pipe state, which also affects the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process. am. However, it is not necessary to use all N data sets as input variables for the roundness prediction model described later. Select conditions that have a large influence on the roundness of the steel pipe after the expansion process and, for example, use the press position information and press reduction amount at the beginning (1st time) or last (Nth time) of the press bend process to create a roundness prediction model. You can also create .

하측 다이 간격이란, 도 4 에 나타내는 좌우 1 쌍의 봉상 부재 (1a, 1b) 의 간격이고, 도면 중의 ΔD 로 나타내는 파라미터이다. 하측 다이 간격이 커지면, 동일한 프레스 압하량에 대해서도 국소적인 강판의 곡률이 변화하므로 확관 공정 후의 강관의 진원도에도 영향을 미친다. 따라서, 성형해야 할 강관의 사이즈에 따라 설정되는 하측 다이 간격을 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터에 사용하는 것이 바람직하다. 또, 펀치의 압입마다 하측 다이 간격을 변경하는 경우에는, 프레스 횟수와 연관된 데이터로서 조업 파라미터에 사용해도 된다.The lower die spacing is the spacing between the left and right pair of rod-like members 1a and 1b shown in FIG. 4, and is a parameter indicated by ΔD in the figure. As the lower die gap increases, the local curvature of the steel sheet changes even for the same press reduction amount, which also affects the roundness of the steel pipe after the expansion process. Therefore, it is desirable to use the lower die gap, which is set according to the size of the steel pipe to be formed, as the operating parameter of the press bend process. In addition, when the lower die interval is changed for each press-in of the punch, data related to the number of presses may be used as an operation parameter.

펀치 곡률이란, 가압을 실시하는 펀치 선단부의 곡률을 말한다. 펀치 곡률이 커질수록, 3 점 굽힘 프레스시에 강판에 부여되는 국소적인 곡률이 증가하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 미친다. 단, 펀치 곡률은 1 장의 강판을 성형할 때에 가압마다 변경하는 것은 곤란하여, 성형해야 할 강관의 사이즈에 따라 설정되는 펀치 곡률을 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터에 사용하는 것이 바람직하다.Punch curvature refers to the curvature of the tip of the punch that applies pressure. As the punch curvature increases, the local curvature imparted to the steel sheet during three-point bending press increases, which affects the roundness of the steel pipe after the expansion process. However, it is difficult to change the punch curvature for each press when forming a single steel sheet, so it is preferable to use the punch curvature set according to the size of the steel pipe to be formed as the operating parameter of the press bend process.

본 실시형태와 같이, 프레스 벤드 공정을 실시한 후에 O 프레스 장치 등에 의한 심 갭 저감 공정을 생략하는 경우에는, 성형체의 심 갭이 커지기 쉽고, 이로써 확관 공정 후의 진원도가 악화되기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 심 갭 저감 공정을 사용하는 경우에 비해, 강판 (S) 의 폭 방향 중앙부의 프레스 압하량을 크게 설정하는 경우가 많다. 단, 강판 (S) 의 폭 방향 중앙부의 프레스 압하량이 지나치게 크면, 성형체의 폭 방향 단부가 펀치 지지체 (2b) 에 접촉해 버리기 때문에, 프레스 압하량의 상한이 발생하는 경우가 있다.As in this embodiment, when the seam gap reduction process using an O press device or the like is omitted after performing the press bend process, the seam gap of the molded body tends to increase, and thus the roundness after the pipe expansion process tends to deteriorate. Therefore, compared to the case of using the seam gap reduction process, the press reduction amount of the central portion in the width direction of the steel sheet S is often set to be large. However, if the press reduction amount of the central portion in the width direction of the steel sheet S is too large, the width direction end of the molded body may come into contact with the punch support body 2b, and an upper limit of the press reduction amount may occur.

<용접 공정><Welding process>

프레스 벤드 공정에 의해 성형 가공된 U 자상 단면의 성형체 (S₁) 는, 그 후, 심 갭부의 단면을 서로 맞대고, 용접기 (접합 수단) 에 의해 용접하여 강관으로 한다. 용접기 (접합 수단) 로는, 예를 들어 가부착 용접기, 내면 용접기, 및 외면 용접기라는 3 종류의 용접기로 구성되는 것을 적용한다. 이들 용접기에 있어서, 가부착 용접기는, 케이지 롤에 의해 맞댄 면을 적절한 위치 관계로 연속적으로 밀착시키고, 밀착부를 그 관축 방향 전체 길이에 걸쳐서 용접한다. 다음으로, 가부착된 관은, 내면 용접기에 의해 맞댐부의 내면으로부터 용접 (서브머지드 아크 용접) 되고, 또한, 외면 용접기에 의해 맞댐부의 외면으로부터 용접 (서브머지드 아크 용접) 된다.The molded body (S ₁ ) with a U-shaped cross section that has been molded and processed through the press bend process is then made into a steel pipe by putting the cross sections of the seam gap portions together and welding them with a welder (joining means). As a welder (joining means), for example, one consisting of three types of welders, namely, a temporary welder, an inner welder, and an outer welder, is used. In these welding machines, the temporary attachment welder continuously brings the mating surfaces into close contact with a cage roll in an appropriate positional relationship, and welds the close contact portion over the entire length of the tube in the axial direction. Next, the temporarily attached pipe is welded from the inner surface of the butt portion by an inner welder (submerged arc welding), and is further welded from the outer surface of the butt portion by an outer surface welder (submerged arc welding).

<확관 공정><Expansion process>

심 갭부가 용접된 강관에 대해서는, 강관의 내부에 확관 장치를 삽입하여 강관의 직경을 확대 (이른바 확관) 한다. 도 6(a) ∼ (c) 는, 확관 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 확관 장치는, 원호를 복수로 분할한 곡면을 갖는 복수개의 확관 다이스 (16) 를 테이퍼 외주면 (17) 의 둘레 방향을 따라 구비하고 있다. 확관 장치를 이용하여 강관을 확관할 때에는, 도 6(b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 강관 이동 장치를 사용하여 강관 (P) 을 이동시킴으로써 확관 다이스 (16) 를 확관 개시 위치에 맞추고, 풀 로드 (18) 를 확관 개시 위치로부터 후퇴시킴으로써 1 회째의 확관 처리를 실시한다.For a steel pipe with a seam gap welded, an expansion device is inserted into the inside of the steel pipe to enlarge the diameter of the steel pipe (so-called pipe expansion). 6(a) to 6(c) are diagrams showing a configuration example of a pipe expansion device. As shown in Fig. 6(a), the pipe expansion device is provided with a plurality of expansion dies 16 having a curved surface divided by a plurality of circular arcs along the circumferential direction of the tapered outer peripheral surface 17. When expanding a steel pipe using a pipe expansion device, as shown in FIGS. 6(b) and 6(c), first, the steel pipe moving device is used to move the steel pipe P to place the expansion die 16 at the expansion start position. Then, the first pipe expansion process is performed by retracting the pull rod 18 from the pipe expansion start position.

이로써, 쐐기 작용에 의해 테이퍼 외주면 (17) 에 슬라이딩 접촉한 확관 다이스 (16) 의 각각이 방사 방향으로 변위되어, 강관 (P) 이 확관된다. 그리고, 강관 (P) 의 단면 형상의 요철이 작아져, 강관 (P) 의 단면 형상은 진원 형상에 가까워진다. 다음으로, 풀 로드 (18) 를 확관 개시 위치까지 전진시켜, 릴리스 기구에 의해 확관 다이스 (16) 를 축 수직 방향의 내측으로 복귀시키고 나서, 확관 다이스 (16) 의 피치 (축 방향의 길이) 에 따른 양만큼 강관 (P) 을 더욱 이동시킨다. 그리고, 확관 다이스 (16) 를 새로운 확관 위치에 맞추고 나서 상기의 동작을 반복해서 실시한다. 이로써, 확관 다이스 (16) 의 피치분씩 1 회째의 확관 처리를 강관 (P) 의 전체 길이에 걸쳐서 실시할 수 있다.As a result, each of the expansion dies 16 in sliding contact with the tapered outer peripheral surface 17 is displaced in the radial direction by the wedge action, and the steel pipe P is expanded. Then, the unevenness of the cross-sectional shape of the steel pipe P becomes smaller, and the cross-sectional shape of the steel pipe P becomes closer to a perfect circle shape. Next, the pull rod 18 is advanced to the expansion start position, the expansion die 16 is returned to the inner side in the axial direction by the release mechanism, and then the expansion die 16 is adjusted to the pitch (axial length) of the expansion die 16. Move the steel pipe (P) further by the following amount. Then, after adjusting the pipe expansion die 16 to the new pipe expansion position, the above operation is repeated. As a result, the first pipe expansion process can be performed for each pitch of the pipe expansion die 16 over the entire length of the steel pipe P.

이 때 확관 공정의 조업 조건을 결정하는 조업 파라미터로는, 확관율, 확관 다이스 장수, 및 확관 다이스 직경 등을 들 수 있다. 확관율이란, 확관 후의 외경과 확관 전의 외경의 차의, 확관 전의 외경에 대한 비율을 말한다. 확관 전후의 외경은, 강관의 둘레 길이를 계측함으로써 산출할 수 있다. 확관율은, 확관 다이스를 반경 방향으로 확대할 때의 스트로크량에 의해 조정할 수 있다. 확관 다이스 장수란, 확관을 실시할 때, 둘레 방향으로 배치 형성된 강관과 맞닿는 부분의 장수를 말한다. 확관 다이스 직경이란, 각 확관 다이스에 있어서의 강관과 맞닿는 부분의 곡률을 말한다.At this time, the operating parameters that determine the operating conditions of the pipe expansion process include the expansion rate, the number of pipe expansion dies, and the diameter of the pipe expansion dice. The expansion rate refers to the ratio of the difference between the outer diameter after expansion and the outer diameter before expansion to the outer diameter before expansion. The outer diameter before and after expansion can be calculated by measuring the circumferential length of the steel pipe. The expansion rate can be adjusted by the stroke amount when expanding the expansion die in the radial direction. The number of pipe expansion dies refers to the number of parts in contact with the steel pipe arranged in the circumferential direction when expanding the pipe. The expansion die diameter refers to the curvature of the portion of each expansion die that comes into contact with the steel pipe.

이들 중에서, 확관 공정 후의 진원도를 용이하게 조정할 수 있는 조업 파라미터는 확관율이다. 확관율이 증가하면, 전체 둘레에 걸쳐서 확관 다이스에 접한 영역의 곡률이, 확관 다이스 (R) 에 따라 균등하게 부여됨으로써 진원도가 개선된다. 이 때, 확관 다이스 장수가 많을수록, 강관의 둘레 방향에 있어서의 국소적인 곡률의 변동을 억제할 수 있기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 양호해진다. 그러나, 확관율이 지나치게 크면 바우싱거 효과에서 기인하여, 강관 제품의 압축 항복 강도가 저하되는 경우가 있다. 강관을 라인 파이프 등에 사용하는 경우에, 관 둘레 방향으로 높은 압축 응력이 작용하기 때문에, 강관의 재질로서도 높은 압축 항복 강도가 필요해져, 필요 이상으로 확관율을 크게 하는 것은 적당하지 않다. 따라서, 실제의 조업에서는, 미리 설정되는 확관율의 상한값보다 작은 확관율로 강관의 진원도가 소정의 값에 들어가도록 확관율이 설정된다.Among these, the operation parameter that can easily adjust the roundness after the pipe expansion process is the pipe expansion rate. When the expansion ratio increases, the curvature of the area in contact with the expansion die is uniformly applied to the expansion die R over the entire circumference, thereby improving the roundness. At this time, the larger the number of expansion dies, the better the roundness of the steel pipe after the expansion process because the variation in local curvature in the circumferential direction of the steel pipe can be suppressed. However, if the expansion ratio is too large, the compressive yield strength of the steel pipe product may decrease due to the Bauschinger effect. When steel pipes are used for line pipes, etc., high compressive stress acts in the circumferential direction of the pipe, so the material of the steel pipe needs to have a high compressive yield strength, and it is not appropriate to increase the expansion ratio more than necessary. Therefore, in actual operation, the expansion rate is set so that the roundness of the steel pipe falls within a predetermined value with an expansion rate smaller than the upper limit of the expansion rate set in advance.

<진원도 측정 공정><Roundness measurement process>

강관의 제조 공정의 최후가 되는 검사 공정에서는, 강관의 품질 검사가 실시되고, 강관의 진원도가 측정된다. 진원도 측정 공정에 있어서 측정되는 진원도란, 강관의 외경 형상에 대해, 진원으로부터의 어긋남의 정도를 나타내는 지표이다. 통상은, 진원도가 제로에 가까울수록, 강관의 단면 형상이 완전한 원에 가까운 형상인 것을 나타낸다. 진원도는, 진원도 측정기에 의해 계측된 강관의 외직경 정보에 기초하여 산출된다. 예를 들어 임의의 관 길이 위치에서 관을 둘레 방향으로 등분하여 대향하는 위치에서의 외직경을 계측하고, 그것들 중 최대경과 최소경을 각각 Dmax, Dmin 으로 한 경우, 진원도는 Dmax - Dmin 으로 정의할 수 있다. 이 때, 등분하는 수가 많을수록, 확관 공정 후의 강관에 있어서의 작은 요철도 수치화된 지표가 되어 바람직하다. 구체적으로는 4 ∼ 36000 등분한 정보를 사용하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 360 등분 이상이다.In the final inspection process of the steel pipe manufacturing process, the quality of the steel pipe is inspected and the roundness of the steel pipe is measured. The roundness measured in the roundness measurement process is an index indicating the degree of deviation from the roundness of the outer diameter shape of the steel pipe. Usually, the closer the roundness is to zero, the closer the cross-sectional shape of the steel pipe is to a perfect circle. The roundness is calculated based on information on the outer diameter of the steel pipe measured by a roundness measuring device. For example, if the pipe is divided into equal parts in the circumferential direction at an arbitrary pipe length position and the outer diameters are measured at opposite positions, and the maximum and minimum diameters are set as Dmax and Dmin, respectively, the roundness can be defined as Dmax - Dmin. You can. At this time, the greater the number of equal divisions, the more desirable it is because even small irregularities in the steel pipe after the pipe expansion process become a numerical indicator. Specifically, it is recommended to use information divided into 4 to 36,000 parts. More preferably, it is divided into 360 equal parts or more.

단, 진원도로는, 반드시 최대경과 최소경의 차에 의한 것이 아니어도 된다. 강관의 외경 형상을 연속적인 선도로 나타낸 도형으로부터 그 곡선의 내측의 면적과 동일한 면적을 갖는 등가의 임시의 진원 (직경) 을 산출하고, 그 임시의 진원을 기준으로 하여 강관의 외경 형상과 어긋난 영역을 화상으로서 나타낸 것으로서 정의해도 된다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도로는, 이러한 화상에 의해 나타내는 것을 포함하여, 진원도 정보라고 부르는 경우가 있다. 강관의 외경 형상의 측정 수단으로는, 예를 들어 이하의 방법을 사용할 수 있다.However, the roundness does not necessarily have to be the difference between the maximum and minimum diameters. From a figure representing the outer diameter shape of the steel pipe as a continuous line, an equivalent temporary true circle (diameter) with an area equal to the area inside the curve is calculated, and the area that deviates from the outer diameter shape of the steel pipe is based on the temporary true circle. You may define it as something shown as an image. In addition, the roundness of the steel pipe after the expansion process in this embodiment, including what is represented by these images, may be called roundness information. As a means of measuring the outer diameter shape of the steel pipe, for example, the following method can be used.

(a) 도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 강관 (P) 의 대략 중심축선을 중심으로 하여 360 도 회전 가능한 아암 (20) 과, 아암 (20) 의 선단에 장착된 변위계 (21a, 21b) 와, 아암 (20) 의 회전축의 회전 각도를 검출하는 회전 각도 검출기 (22) 를 갖는 장치를 사용하여, 아암 (20) 의 회전의 미소한 각도 단위마다 변위계 (21a, 21b) 에 의해 아암 (20) 의 회전 중심과 강관 (P) 의 외주 상의 측정점 사이의 거리를 측정하고, 이 측정값에 기초하여 강관 (P) 의 외경 형상을 특정한다.(a) As shown in FIG. 7(a), an arm 20 rotatable 360 degrees about the approximately central axis of the steel pipe P, and displacement gauges 21a and 21b mounted on the distal end of the arm 20. And, using a device having a rotation angle detector 22 that detects the rotation angle of the rotation axis of the arm 20, the displacement meters 21a and 21b detect the arm 20 at each minute angle unit of rotation of the arm 20. ) is measured between the center of rotation and a measurement point on the outer circumference of the steel pipe (P), and the outer diameter shape of the steel pipe (P) is specified based on this measurement value.

(b) 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이, 강관 (P) 의 중심축 둘레로 회전하는 회전 아암 (25) 과, 회전 아암 (25) 의 단부측에 강관 (P) 의 반경 방향으로 이동 가능하게 형성된 도시되지 않은 가대 (架臺) 와, 강관 (P) 의 단부 외면 및 내면에 각각 맞닿아 회전 아암 (25) 의 회전에 수반하여 자전하는 1 쌍의 가압 롤러 (26a, 26b) 와, 가압 롤러 (26a, 26b) 를 강관 (P) 의 외면 및 내면에 가압시키는 가대에 대해 고정된 1 쌍의 가압용 에어 실린더를 구비하는 장치를 사용하여, 가대의 반경 방향의 이동량 및 각 가압용 에어 실린더에 의한 가압 롤러 (26a, 26b) 의 가압 위치에 기초하여 강관 (P) 의 외경 형상을 특정한다.(b) As shown in FIG. 7(b), a rotary arm 25 rotates around the central axis of the steel pipe P, and an end side of the rotary arm 25 is capable of moving in the radial direction of the steel pipe P. A base (not shown) formed in such a way that it contacts the outer and inner surfaces of the ends of the steel pipe P, respectively, and rotates with the rotation of the rotary arm 25, and a pair of pressure rollers 26a and 26b, which pressurize. Using a device having a pair of pressurizing air cylinders fixed to a stand that presses the rollers 26a, 26b against the outer and inner surfaces of the steel pipe P, the radial movement amount of the stand and each pressurizing air cylinder are used. The outer diameter shape of the steel pipe P is specified based on the pressing positions of the pressure rollers 26a and 26b.

여기서, 본 실시형태에 있어서는, 후술하는 진원도 예측 모델에 의한 진원도의 예측 결과에 대해, 상기의 검사 공정에서 얻어지는 진원도의 측정값과 비교함으로써, 그 예측 정밀도를 검증할 수 있다. 따라서, 후술하는 진원도 예측 모델의 예측 결과에 대해, 그 예측 오차의 실적값을 진원도 예측 모델에 의한 예측 결과에 더하여 예측 정밀도의 향상을 도모하는 것도 가능하다.Here, in this embodiment, the prediction accuracy can be verified by comparing the roundness prediction result by the roundness prediction model described later with the roundness measurement value obtained in the above-described inspection process. Therefore, with respect to the prediction result of the roundness prediction model described later, it is also possible to improve prediction accuracy by adding the actual value of the prediction error to the prediction result by the roundness prediction model.

[강관의 진원도 예측 장치][Steel pipe roundness prediction device]

도 8 은, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9 는, 도 8 에 나타내는 진원도 오프라인 계산부 (112) 의 구성을 나타내는 블록도이다.Figure 8 is a block diagram showing the configuration of a device for predicting roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the roundness offline calculation unit 112 shown in FIG. 8.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 예측 장치 (100) 는, 워크스테이션 등의 정보 처리 장치에 의해 구성되고, 기초 데이터 취득부 (110), 데이터베이스 (120), 및 진원도 예측 모델 생성부 (130) 를 구비하고 있다.As shown in FIG. 8, a steel pipe roundness prediction device 100, which is an embodiment of the present invention, is configured by an information processing device such as a workstation, and includes a basic data acquisition unit 110, a database 120, and It is provided with a roundness prediction model generation unit 130.

기초 데이터 취득부 (110) 는, 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 용접 공정, 및 확관 공정을 거쳐 강관의 진원도에 영향을 미치는 요인을 수치화한 조업 조건 데이터 세트 (111) 와, 조업 조건 데이터 세트 (111) 를 입력 조건으로 하여 확관 공정 후의 진원도를 출력하는 진원도 오프라인 계산부 (112) 를 구비하고 있다.The basic data acquisition unit 110 includes an operating condition data set 111 that quantifies the factors affecting the roundness of the steel pipe through the step bending process, press bend process, welding process, and expansion process, and an operating condition data set ( It is equipped with a roundness offline calculation unit 112 that outputs the roundness after the pipe expansion process using 111) as an input condition.

본 실시형태에서는, 조업 조건 데이터 세트 (111) 에는, 단 굽힘 공정의 조업 파라미터 및 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터를 적어도 포함한다. 이들은, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 미치는 영향이 크고, 진원도의 편차에 대해 영향을 미치는 인자이기 때문이다. 또, 소재가 되는 강판의 속성 정보나 확관 공정에 있어서의 조업 파라미터를 포함하는 것이 바람직하다. 그 밖에도 용접 공정의 조업 파라미터를 포함해도 된다. 조업 조건 데이터 세트 (111) 에 사용하는 데이터에 대해서는 후술한다.In this embodiment, the operating condition data set 111 includes at least the operating parameters of the step bending process and the operating parameters of the press bend process. This is because they have a large influence on the roundness of the steel pipe after the expansion process and are factors that influence the deviation of the roundness. In addition, it is desirable to include information on the properties of the steel sheet used as a material and operation parameters in the pipe expansion process. In addition, operation parameters of the welding process may be included. The data used in the operating conditions data set 111 will be described later.

기초 데이터 취득부 (110) 는, 조업 조건 데이터 세트 (111) 에 포함되는 파라미터를 여러 가지 변경하여 진원도 오프라인 계산부 (112) 에 의한 수치 계산을 실행함으로써, 복수의 조업 조건 데이터 세트 (111) 에 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도를 계산한다. 조업 조건 데이터 세트 (111) 에 포함되는 파라미터를 변경하는 범위로는, 제조하는 강관의 사이즈나 각 공정의 설비의 사양 등에 따라, 통상적인 조업 조건으로서 변경할 수 있는 범위에 기초하여 결정한다.The basic data acquisition unit 110 changes the parameters included in the operating condition data set 111 in various ways and performs numerical calculation by the roundness offline calculation unit 112, thereby providing a plurality of operating condition data sets 111. Calculate the roundness of the steel pipe after the corresponding expansion process. The range for changing the parameters included in the operating condition data set 111 is determined based on the range that can be changed as normal operating conditions, depending on the size of the steel pipe to be manufactured, the specifications of the equipment for each process, etc.

진원도 오프라인 계산부 (112) 는, 단 굽힘 공정으로부터 확관 공정에 이르는 일련의 제조 공정을 통한 수치 해석에 의한 확관 공정 후의 강관의 형상을 산출하고, 확관 공정 후의 형상으로부터 강관의 진원도를 구한다. 여기서, 일련의 제조 공정에는, 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 및 확관 공정이 포함된다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 진원도 오프라인 계산부 (112) 는, 각각의 공정에 대응한 유한 요소 모델 생성부 (112a ∼ 112c) 와, 유한 요소 해석 솔버 (112d) 를 구비하고 있다.The roundness offline calculation unit 112 calculates the shape of the steel pipe after the pipe expansion process through numerical analysis through a series of manufacturing processes from the bending process to the pipe expansion process, and determines the roundness of the steel pipe from the shape after the pipe expansion process. Here, the series of manufacturing processes includes a step bending process, a press bend process, and a pipe expansion process. As shown in Fig. 9, the roundness offline calculation unit 112 includes finite element model generation units 112a to 112c corresponding to each process and a finite element analysis solver 112d.

단 굽힘 공정의 유한 요소 모델 생성부는, 강판의 속성 정보에 기초하여 강판 내부의 요소 분할을 실시한다. 요소 분할은 미리 설정된 요소 분할 조건에 기초하여 자동으로 실시된다. 요소 분할된 단 굽힘 공정의 유한 요소 모델은, 단 굽힘 공정에 있어서의 계산 조건과 함께 유한 요소 해석 솔버 (112d) 에 보내진다. 단 굽힘 공정에 있어서의 계산 조건이란, 단 굽힘 공정의 조업 파라미터를 포함하고, 그 밖에도 피가공재나 공구 등의 물성값, 기하학적 경계 조건이나 역학적 경계 조건 등의 모든 경계 조건을 특정한, 유한 요소 해석을 실행하기 위해서 필요한 모든 정보를 포함한다. 단 굽힘 공정의 유한 요소 해석에 의해 얻어지는 강판의 형상이나 응력·변형 분포는, 프레스 벤드 공정의 피가공재에 관한 초기조건으로서, 프레스 벤드 공정의 유한 요소 모델 생성부 (112a) 에 보내진다.However, the finite element model generation unit of the bending process performs element division inside the steel sheet based on the attribute information of the steel sheet. Element division is performed automatically based on preset element division conditions. The finite element model of the element-divided step bending process is sent to the finite element analysis solver 112d together with the calculation conditions for the step bending process. The calculation conditions in the bending process include the operation parameters of the bending process, and in addition, finite element analysis is performed to specify all boundary conditions such as physical properties of workpieces and tools, geometric boundary conditions, and mechanical boundary conditions. It contains all the information needed to do this. However, the shape of the steel sheet and the stress/strain distribution obtained by finite element analysis of the bending process are sent to the finite element model generation unit 112a of the press bend process as initial conditions for the workpiece of the press bend process.

유한 요소 해석 솔버 (112d) 로는, 시판되는 범용 해석 소프트가 다수 존재하므로, 이들을 적절히 선택하여 내장함으로써 활용이 가능하다. 또, 진원도 오프라인 계산부 (112) 와는 별개의 컴퓨터에 유한 요소 해석 솔버 (112d) 를 탑재하고, 유한 요소 모델을 포함하는 입력 데이터와 계산 결과인 출력 데이터를 진원도 오프라인 계산부 (112) 와의 사이에서 송수신하는 형태여도 된다. 각 공정에 대응하는 유한 요소 모델이 생성되면, 단일의 유한 요소 해석 솔버에 의해 수치 해석이 가능하기 때문이다.As the finite element analysis solver (112d), there are many general-purpose analysis software available on the market, so they can be utilized by appropriately selecting them and embedding them. In addition, the finite element analysis solver 112d is mounted on a computer separate from the roundness offline calculation unit 112, and input data including the finite element model and output data as a calculation result are transmitted between the roundness offline calculation unit 112. It may be in the form of sending and receiving. This is because once a finite element model corresponding to each process is created, numerical analysis is possible using a single finite element analysis solver.

유한 요소법은 연속체를 유한개의 요소로 분할한 근사 해법의 일종이다. 근사 해법이라 하더라도, 유한 요소법은, 요소의 절점에 있어서의 힘의 균형과 변위의 연속성을 만족하는 해를 구하는 것이고, 변형이 불균일한 경우에도 정밀도가 높은 해를 얻을 수 있다. 유한 요소법에서는, 요소 내의 응력, 변형, 변위는 요소마다 독립적으로 정의되고, 절점의 변위 (속도) 와 관련지어짐으로써, 연립 방정식을 푸는 문제로서 정식화된다. 그 때, 요소의 절점에 있어서의 변위 (속도) 를 미지수로 하고, 그것에 의해 변형 (증분) 이나 응력을 평가하는 방법이 널리 사용되고 있다.The finite element method is a type of approximate solution that divides the continuum into a finite number of elements. Even if it is an approximate solution, the finite element method obtains a solution that satisfies the balance of forces and continuity of displacement at the nodes of the element, and a solution with high precision can be obtained even when the deformation is non-uniform. In the finite element method, the stress, strain, and displacement within an element are defined independently for each element, and are formulated as a problem of solving simultaneous equations by being related to the displacement (velocity) of the nodes. At that time, a method is widely used in which the displacement (velocity) at the node of the element is set as an unknown factor and the deformation (increment) and stress are evaluated accordingly.

또, 유한 요소법은, 요소 내의 응력의 균형 조건에 대해, 적분형으로 나타낸 가상 일의 원리에 기초하여 계산을 실시하는 것이 특징이다. 해석 결과의 정밀도는, 요소 분할 등의 조건에 따라 변화한다. 또, 해석에 필요로 하는 계산 시간은 긴 것이 통상이다. 그러나, 유한 요소법은, 소성 역학의 기초식을 절점 또는 요소 내에서 만족하는 해로서, 다른 방법으로는 푸는 것이 어려운 문제에 대해서도 해가 얻어지는 것이 특징이다. 따라서, 강관의 제조 공정에 있어서의 복잡한 가공 이력에 대해서도, 실현상에 가까운 피가공재의 변위, 응력장, 및 변형장의 해를 얻을 수 있다.Additionally, the finite element method is characterized by calculating the stress balance condition within the element based on the principle of virtual work expressed in integral form. The precision of analysis results varies depending on conditions such as element division. Additionally, the calculation time required for analysis is usually long. However, the finite element method is a solution that satisfies the basic equations of plastic mechanics within a node or element, and is characterized by the ability to obtain solutions even for problems that are difficult to solve using other methods. Therefore, even for complex processing history in the steel pipe manufacturing process, it is possible to obtain solutions for the displacement, stress field, and strain field of the workpiece that are close to realization.

또한, 유한 요소 해석 솔버의 일부를, 미끄럼선장법이나 에너지법 등의 각종 수치 해석법이나 근사 해법으로 치환해도 된다. 이로써, 전체의 계산 시간을 짧게 할 수 있다. 또, 본 실시형태에서 사용하는 유한 요소 해석은, 탄소성 해석을 실행하는 것이고, 열전도 해석 등의 온도장의 해석은 포함하지 않는다. 단, 가공 속도가 빠르고, 가공 발열에 의해 피가공재의 온도 상승이 큰 경우에는, 열전도 해석과 탄소성 해석을 연성 (連成) 시킨 해석을 실시해도 된다. 또, 본 실시형태의 탄소성 해석은, 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 및 확관 공정 중 어느 것에 대해서도 단면 2 차원 해석이고, 강판으로부터 단 굽힘 형상 단면, 오픈관, 강관으로 성형될 때의 길이 방향 정상부의 단면에 대해 수치 해석을 실시하면 충분하다. 단, 강관의 선단부나 미단부 등의 비정상부의 형상을 고정밀도로 예측하는 경우에는, 선단부나 미단부를 포함하는 3 차원 해석을 실시하는 유한 요소 모델 생성부를 구비하면 된다.Additionally, part of the finite element analysis solver may be replaced with various numerical analysis methods or approximate solution methods such as the slip field method or energy method. Thereby, the overall calculation time can be shortened. In addition, the finite element analysis used in this embodiment is an elastoplastic analysis and does not include temperature field analysis such as heat conduction analysis. However, when the processing speed is fast and the temperature rise of the workpiece is large due to processing heat generation, a combined analysis of heat conduction analysis and elastic-plastic analysis may be performed. In addition, the elastoplastic analysis of this embodiment is a cross-sectional two-dimensional analysis for any of the step bending process, press bend process, and pipe expansion process, and the longitudinal direction when forming a step bend shape cross section, an open pipe, and a steel pipe from a steel plate. It is sufficient to perform numerical analysis on the cross section of the summit. However, when predicting the shape of an abnormal part such as the tip or tail end of a steel pipe with high accuracy, a finite element model generation unit that performs a three-dimensional analysis including the tip or tail end may be provided.

프레스 벤드 공정에 있어서의 피가공재인 단 굽힘 가공 후의 강판에 대해서는, 그 속성 정보가 입력 데이터로서 부여되어 있다. 이 때, 단 굽힘 공정의 유한 요소 해석을 실시한 결과, 얻어지는 강판의 형상이나 응력·변형 분포가 프레스 벤드 공정의 피가공재에 대한 초기 조건이 된다. 여기서, 프레스 벤드 공정의 유한 요소 모델 생성부 (112b) 는, 프레스 벤드 공정 전의 강판의 치수나 형상에 기초하여, 강판 내부의 요소 분할을 실시한다. 요소 분할은 미리 설정된 요소 분할 조건에 기초하여 자동으로 실시된다. 이 때, 전공정에서 강판에 부여된 제조 이력에 기초하여, 내부에 잔류하고 있는 응력이나 변형의 분포를 각 요소에 할당해도 된다. 굽힘 가공이 주체가 되는 프레스 벤드 공정에서는, 초기의 잔류 응력도 가공 후의 강판의 U 자상 성형체의 형상에 영향을 미치기 때문이다.For the steel sheet after single bending, which is the workpiece in the press bend process, its attribute information is provided as input data. At this time, as a result of performing a finite element analysis of the single bending process, the shape and stress/strain distribution of the obtained steel sheet become the initial conditions for the workpiece in the press bend process. Here, the finite element model generation unit 112b of the press bend process performs element division inside the steel sheet based on the size and shape of the steel sheet before the press bend process. Element division is performed automatically based on preset element division conditions. At this time, the distribution of stress or strain remaining inside may be assigned to each element based on the manufacturing history given to the steel sheet in the previous process. This is because in the press bend process where bending is the main process, initial residual stress also affects the shape of the U-shaped formed body of the steel sheet after processing.

이와 같이 하여 생성된 프레스 벤드 공정의 유한 요소 모델과 함께, 프레스 벤드 공정에 있어서의 계산 조건이 입력 데이터로서, 유한 요소 해석 솔버 (112d) 에 보내진다. 이 때, 프레스 벤드 공정에 있어서의 계산 조건이란, 프레스 벤드 공정에 있어서의 조업 파라미터를 포함하고, 그 밖에도 피가공재나 공구 등의 물성값, 기하학적 경계 조건이나 역학적 경계 조건 등의 모든 경계 조건을 특정한, 유한 요소 해석을 실행하기 위해서 필요한 모든 정보를 포함하는 것으로 한다.The finite element model of the press bend process generated in this way, along with the calculation conditions for the press bend process, are sent as input data to the finite element analysis solver 112d. At this time, the calculation conditions in the press bend process include the operation parameters in the press bend process, and in addition, all boundary conditions such as physical property values of workpieces and tools, geometric boundary conditions, and mechanical boundary conditions are specified, It is intended to contain all information necessary to perform finite element analysis.

유한 요소 해석 솔버 (112d) 에서는, 상기에서 부여된 계산 조건하에서 수치 해석을 실행하여, 프레스 벤드 공정 후의 오픈관의 형상과 내부에 잔류하는 응력이나 변형의 분포를 구한다. 이와 같이 하여 계산된 결과는, 다음의 확관 공정의 유한 요소 모델 생성부 (112c) 에서의 입력 데이터에 사용된다. 이 때, 오픈관의 심 갭부를 용접하는 용접 공정에 대해서도, 용접 과정의 수치 해석에 의해 용접 후의 강관에 발생하는 잔류 응력이나 변형을 구해도 된다.The finite element analysis solver 112d performs numerical analysis under the calculation conditions given above to obtain the shape of the open pipe after the press bend process and the distribution of stress and strain remaining inside. The results calculated in this way are used as input data in the finite element model generation unit 112c in the next pipe expansion process. At this time, also for the welding process of welding the seam gap portion of the open pipe, the residual stress or strain occurring in the steel pipe after welding may be determined by numerical analysis of the welding process.

단, 용접시의 강판의 용융에 수반하는 열전도 거동이나, 열 영향부의 기계적 성질에 대한 영향 등, 용접 공정에 대해서는 엄밀한 수치 해석이 곤란한 경우가 많다. 또, 용접에 의한 열 영향부는, 강관의 일부의 형상에 영향을 미칠 뿐이어서, 강관 전체의 형상에 대한 영향은 작다. 따라서, 용접에 의한 열 영향부가 확관 공정 후의 강관의 진원도에 미치는 영향은 무시해도 된다.However, it is often difficult to conduct rigorous numerical analysis of the welding process, such as the heat conduction behavior accompanying melting of the steel sheet during welding and the influence on the mechanical properties of the heat-affected zone. In addition, the heat-affected zone caused by welding only affects the shape of a part of the steel pipe and has little influence on the shape of the entire steel pipe. Therefore, the influence of the heat-affected zone due to welding on the roundness of the steel pipe after the expansion process can be ignored.

용접 공정에서는, 오픈관의 심 갭이 축소되도록 오픈관을 외측으로부터 구속하면서 용접을 실시하기 때문에, 심 갭부 근방 이외의 부분에서는 탄성 변형에 의한 응력과 변형 분포가 변화한다. 따라서, 유한 요소 해석 솔버 (112d) 를 사용하여, 오픈관의 심 갭을 제로로 하도록 주위에서 구속하는 거동을 유한 요소법에 의해 수치 해석을 실시하고, 그 결과를 용접 공정 후의 응력·변형 상태로 할 수 있다.In the welding process, since welding is performed while restraining the open pipe from the outside so that the seam gap of the open pipe is reduced, stress and strain distribution due to elastic deformation change in areas other than the vicinity of the seam gap. Therefore, using the finite element analysis solver 112d, the behavior of constraining the surroundings to set the seam gap of the open pipe to zero is numerically analyzed by the finite element method, and the results are used as the stress and strain state after the welding process. You can.

한편, 이와 같은 용접 공정에 있어서의 심 갭의 축소 과정이 탄성 변형인 경우에는, 보 이론에 의한 굽힘 보에 대한 응력과 변형의 해석해를, 유한 요소 해석에 의해 산출된 오픈관 내부의 응력과 변형의 분포에 중첩하여, 용접 공정 후의 응력·변형 분포를 구해도 된다. 이로써 계산 시간을 단축할 수 있다.On the other hand, when the seam gap reduction process in such a welding process is elastic deformation, the analytical solution of the stress and strain on the bending beam based on beam theory can be compared to the stress and strain inside the open pipe calculated by finite element analysis. The stress/strain distribution after the welding process may be obtained by superimposing the distribution of . This can shorten the calculation time.

이상과 같이 하여 얻어진 용접 공정 후의 강관의 형상에 기초하여, 확관 공정의 유한 요소 모델 생성부 (112c) 는, 강관 내부의 요소 분할을 실시한다. 요소 분할은 미리 설정된 요소 분할 조건에 기초하여 자동으로 실시된다. 이 때, 상기와 같이 하여 계산된 응력이나 변형의 분포를 각 요소에 할당하는 것이 바람직하다. 생성된 확관 공정의 유한 요소 모델은, 확관 공정에 있어서의 계산 조건과 함께, 유한 요소 해석 솔버 (112d) 에 보내진다. 확관 공정에 있어서의 계산 조건이란, 본 실시형태의 확관 공정의 조업 파라미터를 포함하고, 그 밖에도 피가공재나 공구 등의 물성값, 기하학적 경계 조건이나 역학적 경계 조건 등의 모든 경계 조건을 특정한, 유한 요소 해석을 실행하기 위해서 필요한 모든 정보를 포함하는 것으로 한다.Based on the shape of the steel pipe after the welding process obtained as described above, the finite element model generation unit 112c of the pipe expansion process performs element division inside the steel pipe. Element division is performed automatically based on preset element division conditions. At this time, it is desirable to assign the distribution of stress or strain calculated as above to each element. The generated finite element model of the pipe expansion process is sent to the finite element analysis solver 112d along with the calculation conditions for the pipe expansion process. The calculation conditions in the pipe expansion process include the operation parameters of the pipe expansion process of this embodiment, and in addition, finite element analysis specifies all boundary conditions such as physical properties of workpieces and tools, geometric boundary conditions, and mechanical boundary conditions. It shall contain all information necessary to execute.

유한 요소 해석 솔버 (112d) 에서는, 상기에서 부여된 계산 조건하에서 수치 해석을 실행하여, 확관 공정 후의 강관의 형상과 내부의 응력이나 변형의 분포를 구한다. 계산되는 강관의 형상은, 둘레 방향으로 불균일한 곡률 분포를 갖는 것이며, 진원도 측정 공정에 있어서의 진원도의 정의에 따라서, 강관의 진원도가 구해진다. 또한, 진원도 오프라인 계산부 (112) 에 의한 유한 요소법을 사용한 수치 해석에는, 1 개의 조업 조건 데이터 세트 (1 케이스) 에 대해 약 1 ∼ 10 시간 정도의 계산 시간을 필요로 하는 경우가 있다.The finite element analysis solver 112d performs numerical analysis under the calculation conditions given above to obtain the shape of the steel pipe after the expansion process and the distribution of internal stress and strain. The shape of the steel pipe to be calculated has a non-uniform curvature distribution in the circumferential direction, and the roundness of the steel pipe is obtained according to the definition of roundness in the roundness measurement process. In addition, numerical analysis using the finite element method by the roundness offline calculation unit 112 may require a calculation time of approximately 1 to 10 hours for one operating condition data set (one case).

그러나, 오프라인으로 처리를 실행하기 때문에, 계산 시간의 제약은 발생하지 않는다. 단, 다수의 조업 조건 데이터 세트에 대한 계산 시간을 단축하기 위해서, 복수의 계산기를 사용하여 복수의 조업 조건 데이터 세트에 대응한 수치 계산을 병행하여 실행해도 된다. 이로써, 단기간에 진원도 예측 모델을 생성하기 위한 데이터베이스를 구축할 수 있다. 또한, 최근에는 GPGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units) 를 사용한 계산에 의해, 1 케이스당의 계산 시간은 종래에 비해 1/2 ∼ 1/10 정도로 되어 있고, 이와 같은 계산기 툴을 사용해도 된다.However, since the processing is performed offline, there are no constraints on computation time. However, in order to shorten the calculation time for multiple operating condition data sets, numerical calculations corresponding to multiple operating condition data sets may be performed in parallel using multiple calculators. As a result, it is possible to build a database for generating a roundness prediction model in a short period of time. Additionally, recently, calculations using GPGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units) have shown that the calculation time per case is about 1/2 to 1/10 compared to the past, and such a calculator tool may be used.

도 8 로 되돌아간다. 데이터베이스 (120) 는, 조업 조건 데이터 세트 (111) 와 그에 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도에 관한 데이터를 격납한다. 데이터베이스 (120) 에 격납되는 데이터는, 오프라인으로 취득할 수 있다. 이것은, 실조업의 실적값으로서 축적되는 데이터베이스와는 달리, 조업 조건 데이터 세트를 임의로 설정할 수 있기 때문에, 조업 조건 데이터 세트의 조업 조건에는 통계적인 편향이 발생하기 어려워, 기계 학습에 적합한 데이터베이스가 된다. 또, 엄밀한 수치 해석에 의한 계산 결과를 축적하는 것이고, 경시적으로 변동되는 학습용 데이터는 아니기 때문에, 데이터를 축적할수록 유익한 데이터베이스가 얻어진다.Return to Figure 8. The database 120 stores the operating condition data set 111 and corresponding data on the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process. Data stored in the database 120 can be acquired offline. Unlike databases that are accumulated as actual fishing performance values, the operating condition data set can be arbitrarily set, so statistical bias is unlikely to occur in the operating conditions of the operating condition data set, making it a database suitable for machine learning. In addition, since calculation results based on strict numerical analysis are accumulated and are not learning data that fluctuates over time, the more data is accumulated, the more useful a database is obtained.

진원도 예측 모델 생성부 (130) 는, 데이터베이스 (120) 에 격납되어 있는 복수 세트의 조업 조건 데이터 세트 (111) 와 강관의 진원도의 관계에 기초하여, 입력하는 조업 조건 데이터 세트 (111) 에 대한 확관 공정 후의 강관의 진원도를 구하는, 기계 학습에 의해 학습된 진원도 예측 모델 (M) 을 생성한다. 또한, 각 공정에 있어서의 조업 조건과 확관 공정 후의 강관의 진원도의 관계는, 복잡한 비선형성을 나타내는 경우가 있어, 1 차 선형을 가정한 모델화에서는 정밀도가 낮고, 뉴럴 네트워크 등의 비선형성을 갖는 함수를 사용한 기계 학습 수법에 의해 고정밀도의 예측이 가능해진다. 여기서, 모델화란, 수치 계산에서의 입출력의 관계를 등가인 함수형으로 치환하는 것을 의미한다.The roundness prediction model generation unit 130 expands the input operating condition data set 111 based on the relationship between the plurality of operating condition data sets 111 stored in the database 120 and the roundness of the steel pipe. A roundness prediction model (M) learned through machine learning is created to determine the roundness of the steel pipe after the process. In addition, the relationship between the operating conditions in each process and the roundness of the steel pipe after the expansion process may exhibit complex nonlinearity, so modeling that assumes first-order linearity has low accuracy, and functions with nonlinearity such as neural networks High-precision predictions are possible using machine learning methods. Here, modeling means replacing the input-output relationship in numerical calculations with an equivalent functional form.

진원도 예측 모델 (M) 의 생성에 필요한 데이터베이스의 수는, 제조하는 강관의 사이즈 등에 따라 바뀌지만, 500 개 이상의 데이터가 있으면 된다. 바람직하게는 2000 개 이상, 보다 바람직하게는 5000 개 이상의 데이터를 사용한다. 기계 학습의 방법은, 공지된 학습 방법을 적용하면 된다. 기계 학습은, 예를 들어 뉴럴 네트워크 등의 공지된 기계 학습 수법을 사용하면 된다. 다른 수법으로는, 결정목 학습, 랜덤 포레스트, 가우시안 과정 회귀, 서포트 벡터 회귀, k 근방법 등을 예시할 수 있다. 또한, 진원도 예측 모델 (M) 은 오프라인으로 생성하게 되지만, 진원도 예측 모델 생성부 (130) 를 온라인의 제어 시스템에 도입하고, 수시로 오프라인으로 계산되어 축적되는 데이터베이스를 사용하여, 정기적으로 진원도 예측 모델의 갱신을 실시해도 된다.The number of databases required to create the roundness prediction model (M) varies depending on the size of the steel pipe being manufactured, etc., but 500 or more pieces of data are sufficient. Preferably, 2000 or more pieces of data are used, and more preferably, 5,000 or more pieces of data are used. The method of machine learning can be done by applying a known learning method. Machine learning can be done using, for example, a known machine learning method such as a neural network. Other methods include decision tree learning, random forest, Gaussian process regression, support vector regression, k-radius method, etc. In addition, the roundness prediction model (M) is generated offline, but the roundness prediction model generation unit 130 is introduced into the online control system, and the roundness prediction model is regularly generated using a database that is frequently calculated and accumulated offline. You may perform an update.

이상과 같이 하여 생성한 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측 모델 (M) 은, 이하와 같은 특징을 갖는다.The roundness prediction model (M) of the steel pipe after the expansion process created as described above has the following characteristics.

먼저, 단 굽힘 공정은, 소재가 되는 강판의 폭 방향 단부에 금형에 의한 굽힘 변형을 부여하는 것이고, 강관의 용접부 근방에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 미친다. 이것은, 프레스 벤드 공정과 같이 3 점 굽힘 프레스에 의해 강판에 굽힘 변형을 부여하는 경우에는, 폭 방향 단부에 굽힘 모멘트를 부여하는 것이 어렵기 때문에, 강판의 폭 방향 단부 근방에서 곡률을 저감시키는 것이 어렵기 때문이다. 한편, 프레스 벤드 공정은, 강판의 폭 방향을 따라 굽힘 변형을 복수회 부여하는 공정이기 때문에, 오픈관에 발생하는 둘레 방향의 곡률 분포에 영향을 미친다. 이로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도로서, 강관의 둘레 방향 전체에 대해 영향을 미친다. 이와 같이 단 굽힘 공정과 프레스 벤드 공정에서는, 강판의 폭 방향에 있어서 굽힘 변형을 부여하는 위치가 상이하기 때문에, 양자의 조업 조건을 조합하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 것이 좋다.First, the step bending process applies bending deformation by a mold to the width direction end of the steel sheet used as a material, and affects the roundness of the steel pipe after the expansion process near the welded part of the steel pipe. This is because when applying bending strain to a steel sheet by a three-point bending press, such as a press bend process, it is difficult to apply a bending moment to the width direction end, so it is difficult to reduce the curvature near the width direction end of the steel sheet. Because. On the other hand, since the press bend process is a process of applying bending strain multiple times along the width direction of the steel sheet, it affects the distribution of curvature in the circumferential direction that occurs in the open pipe. As a result, the roundness of the steel pipe after the expansion process affects the entire circumferential direction of the steel pipe. In this way, in the step bending process and the press bend process, the position at which bending strain is applied in the width direction of the steel sheet is different, so it is better to predict the roundness of the steel pipe after the expansion process by combining both operating conditions.

한편, 단 굽힘 공정에 있어서 강판에 부여하는 곡률이 작은 경우에는, 폭 방향 단부의 변형이 작기 때문에, 프레스 벤드 공정에 있어서 비교적 큰 굽힘 변형을 부여하지 않으면 오픈관의 심 갭이 저감되지 않아, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 악화되는 경향이 있다. 반대로, 단 굽힘 공정에 있어서 강판에 부여하는 곡률이 큰 경우에는, 프레스 벤드 공정에 있어서의 굽힘 변형을 억제하지 않으면, 오픈관의 심 갭이 지나치게 작아, 이 경우에도 확관 공정 후의 강관의 진원도가 악화되는 경향이 있다. 따라서, 단 굽힘 공정에 있어서의 조업 조건과 프레스 벤드 공정에 있어서의 조업 조건을 조합함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 비롯하여 양호하게 할 수 있고, 상기 진원도 예측 모델 (M) 은 이와 같은 인자를 고려한 것이 된다.On the other hand, when the curvature given to the steel sheet in the step bending process is small, the strain at the ends in the width direction is small, so unless a relatively large bending strain is applied in the press bend process, the seam gap of the open pipe cannot be reduced, resulting in pipe expansion. The roundness of the steel pipe after the process tends to deteriorate. Conversely, when the curvature imparted to the steel sheet in the short bending process is large, unless bending deformation in the press bend process is suppressed, the seam gap of the open pipe is too small, and even in this case, the roundness of the steel pipe after the expansion process deteriorates. tends to be Therefore, by combining the operating conditions in the step bending process and the operating conditions in the press bend process, the roundness of the steel pipe after the expansion process can be improved, and the roundness prediction model (M) takes these factors into consideration. It becomes a thing.

또한, 소재가 되는 강판의 속성 정보로서, 예를 들어 항복 응력이나 판두께 등은, 강판을 제조할 때에 일정한 편차가 발생하는 것이고, 단 굽힘 공정에 있어서의 C 프레스 장치의 제하 (除荷) 후의 강판의 곡률이나 프레스 벤드 공정의 3 점 굽힘 프레스에 있어서의 펀치 압입시에 강판의 곡률이나 제하 후의 곡률에 대해 영향을 미친다. 그 때문에, 이들 강판의 속성 정보를 오프라인으로 생성하는 진원도 예측 모델 (M) 의 입력 파라미터로서 선택해 둠으로써, 소재의 항복 응력이나 판두께 등의 속성 정보가 확관 공정 후의 강관의 진원도에 미치는 영향을 예측할 수 있다.In addition, as attribute information of the steel sheet used as the material, for example, yield stress and plate thickness, certain deviations occur when manufacturing the steel sheet, but only after unloading of the C press device in the bending process. It has an influence on the curvature of the steel sheet, the curvature of the steel sheet when press-fitting a punch in a three-point bending press in the press bend process, and the curvature after unloading. Therefore, by selecting the property information of these steel sheets as input parameters of the roundness prediction model (M) generated offline, it is possible to predict the influence of property information such as material yield stress and plate thickness on the roundness of the steel pipe after the expansion process. You can.

예를 들어 도 10 은, 외경 30 인치, 관 두께 44.5 ㎜ 의 강관을 제조할 때, 프레스 벤드 공정에 있어서 프레스 횟수를 9 회로 하는 조건으로, 단 굽힘 공정에 있어서의 단 굽힘 가공폭을 180 ㎜, 200 ㎜, 220 ㎜ 로 한 경우에, 프레스 벤드 공정에 있어서의 제 1 패스의 프레스 압하시의 프레스 압하량을 변경하여, 확관 공정 (확관 공정의 조업 조건은 동일) 후의 강관의 진원도를 측정한 결과이다. 도 10 에서는, 프레스 벤드 공정에 있어서의 다른 조업 조건을 일정하게 하여, 최초 (1 회째) 의 가압시의 압하량 (제 1 패스 압하량) 을 변경한 결과를 나타낸 것이다.For example, Figure 10 shows that when manufacturing a steel pipe with an outer diameter of 30 inches and a pipe thickness of 44.5 mm, the number of presses in the press bend process is 9, and the end bending width in the end bending process is 180 mm. In the case of 200 mm and 220 mm, the press reduction amount during the first pass in the press bend process was changed, and the roundness of the steel pipe was measured after the pipe expansion process (the operating conditions for the pipe expansion process were the same). am. Figure 10 shows the results of changing the reduction amount (first pass reduction amount) during the first (first) pressing while keeping other operating conditions in the press bend process constant.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 단 굽힘 가공에 있어서의 조업 파라미터인 단 굽힘 가공폭이나, 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터인 제 1 패스 압하량에 의해, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 상이하다. 이 때, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 동일하게 제어하고자 하면 (예를 들어 진원도 0.68 ％ 를 목표값으로 한다) 단 굽힘 공정에 있어서의 단 굽힘 가공폭에 의해, 프레스 벤드 공정의 제 1 패스 압하량을 적절히 변경할 필요가 있다. 이것은, 강판의 속성 정보에 편차가 발생하여, 단 굽힘 공정의 조업 조건이 동일해도 단 굽힘 공정 후의 강판의 변형 상태 (곡률) 가 상이한 경우가 있고, 이에 대해 프레스 벤드 공정의 조업 조건을 적절히 제어하지 않으면, 결과적으로 확관 공정 후의 강관의 진원도에 편차가 발생하는 것을 의미한다. 이와 같이, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 적절히 제어하기 위해서는, 단 굽힘 공정의 조업 조건에 따라, 프레스 벤드 공정의 조업 조건을 변경할 필요가 있어, 단 굽힘 공정과 프레스 벤드 공정의 각각의 조업 조건을 독립된 파라미터로서 취급한 것만으로는 적정한 조업 조건을 설정할 수 없다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 10, the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process varies depending on the step bending width, which is an operation parameter in the step bending process, and the first pass reduction amount, which is an operation parameter in the press bend process. At this time, if the roundness of the steel pipe after the expansion process is to be controlled equally (for example, roundness of 0.68% is set as the target value), the first pass reduction amount of the press bend process is determined by the end bending width in the end bending process. There is a need to change it appropriately. This causes deviations in the property information of the steel sheet, and even if the operating conditions of the single bending process are the same, the deformation state (curvature) of the steel sheet after the single bending process may be different. In response to this, the operating conditions of the press bend process are not properly controlled. Otherwise, this means that deviation occurs in the roundness of the steel pipe after the expansion process. In this way, in order to properly control the roundness of the steel pipe after the expansion process, it is necessary to change the operating conditions of the press bend process according to the operating conditions of the stage bending process, and the operating conditions of the stage bending process and the press bend process must be adjusted independently. It can be seen that appropriate operating conditions cannot be set just by treating them as parameters.

이에 대해, 본 실시형태의 진원도 예측 모델은, 이와 같은 복수의 제조 공정의 조업 파라미터가 확관 공정 후의 강관의 진원도에 미치는 영향을 고려할 수 있는 것이며, 고정밀도의 진원도의 예측이 가능해진다. 또, 기계 학습에 의해 학습한 진원도 예측 모델을 생성해 두므로, 입력 조건이 되는 변수를 변경해도, 즉석에서 출력이 되는 진원도를 산출할 수 있기 때문에, 온라인으로 사용하는 경우에도, 조업 조건의 설정이나 수정을 즉석에서 실시할 수 있다는 특징이 있다. 이하, 진원도 예측 모델의 입력에 사용하는 각 파라미터에 대해 설명한다.In contrast, the roundness prediction model of the present embodiment can take into account the influence of the operation parameters of such multiple manufacturing processes on the roundness of the steel pipe after the expansion process, and enables prediction of roundness with high accuracy. In addition, since a roundness prediction model learned through machine learning is generated, the output roundness can be calculated immediately even if the variables used as input conditions are changed, so even when used online, operating conditions can be set. It has the advantage that modifications can be made immediately. Hereinafter, each parameter used as input to the roundness prediction model will be described.

<강판의 속성 정보><Property information of steel plate>

소재가 되는 강판의 속성 정보를 진원도 예측 모델의 입력에 사용하는 경우에는, 강판의 항복 응력, 인장 강도, 종탄성 계수, 판두께, 판면 내의 판두께 분포, 강판의 판두께 방향의 항복 응력의 분포, 바우싱거 효과의 정도, 표면 조도 등, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 미치는 임의의 파라미터를 사용할 수 있다. 특히, 단 굽힘 공정에 있어서의 강판의 폭 방향 단부에서의 스프링백에 영향을 미치는 인자나, 프레스 벤드 공정에 있어서의 3 점 굽힘 프레스에 의한 강판의 변형 상태나 스프링백에 영향을 미치는 인자를 지표로 하는 것이 바람직하다.When property information of the steel sheet used as the material is used as input to the roundness prediction model, the yield stress of the steel sheet, tensile strength, longitudinal modulus of elasticity, sheet thickness, sheet thickness distribution within the sheet surface, and distribution of yield stress in the sheet thickness direction of the steel sheet , degree of Bauschinger effect, surface roughness, etc., any parameters that affect the roundness of the steel pipe after the expansion process can be used. In particular, it indicates the factors affecting the springback at the width direction end of the steel sheet in the single bending process, and the deformation state and springback of the steel sheet by the three-point bending press in the press bend process. It is desirable to do so.

강판의 항복 응력, 강판의 판두께 방향의 항복 응력의 분포나 판두께는 3 점 굽힘 프레스에 있어서의 응력이나 변형의 상태에 직접적으로 영향을 미친다. 인장 강도는 굽힘 가공에 있어서의 가공 경화의 상태를 반영하는 파라미터로서, 굽힘 변형시의 응력 상태에 영향을 미친다. 바우싱거 효과는, 굽힘 변형에 의한 부하가 반전된 경우의 항복 응력이나 후속의 가공 경화 거동에 영향을 미쳐, 굽힘 변형시의 응력 상태에 영향을 미친다. 또, 강판의 종탄성 계수는, 굽힘 가공 후의 스프링백 거동에 영향을 미친다. 또한, 판면 내의 판두께 분포는 프레스 벤드 공정의 굽힘 곡률의 분포를 발생시킴으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 미친다.The yield stress of the steel plate, the distribution of the yield stress in the thickness direction of the steel plate, and the plate thickness directly affect the state of stress or strain in the three-point bending press. Tensile strength is a parameter that reflects the state of work hardening during bending processing, and affects the stress state during bending deformation. The Bauschinger effect affects the yield stress and subsequent work hardening behavior when the load due to bending deformation is reversed, and affects the stress state during bending deformation. Additionally, the longitudinal elastic modulus of the steel sheet affects the springback behavior after bending. Additionally, the plate thickness distribution within the plate surface affects the roundness of the steel pipe after the expansion process by generating the distribution of bending curvature in the press bend process.

이들 속성 정보 중에서, 특히, 항복 응력, 대표 판두께, 판두께 분포 정보, 대표 판폭을 사용하는 것이 바람직하다. 이들은, 소재가 되는 강판의 제조 공정인 후판 압연 공정의 품질 검사 공정에 있어서 계측되는 정보이고, 단 굽힘 공정이나 프레스 벤드 공정에 있어서의 변형 거동에 영향을 미치고, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 미치기 때문에, 기초 데이터 취득부 (110) 에 있어서의 강판의 속성 정보로서 사용하는 것이 바람직하다.Among these attribute information, it is particularly desirable to use yield stress, representative plate thickness, plate thickness distribution information, and representative plate width. This is information measured in the quality inspection process of the thick plate rolling process, which is the manufacturing process of the steel plate used as the material, but it affects the deformation behavior in the bending process and press bend process, and affects the roundness of the steel pipe after the expansion process. Therefore, it is preferable to use it as attribute information of the steel plate in the basic data acquisition unit 110.

항복 응력은, 소재가 되는 후강판으로부터 채취한 품질 확성용의 소시험편의 인장 시험으로부터 얻을 수 있는 정보이며, 소재가 되는 강판의 면내의 대표값을 사용하면 된다. 또, 대표 판두께란, 소재가 되는 강판의 면내의 판두께를 대표하는 판두께이고, 강판의 길이 방향의 임의 위치에 있어서의 강판의 폭 방향 중앙부의 판두께를 사용하는 경우나, 길이 방향의 판두께의 평균값을 사용해도 된다. 또한, 강판의 면내 전체에서의 판두께의 평균값을 구하고, 이것을 대표 판두께로 해도 된다.The yield stress is information that can be obtained from a tensile test of a small test piece for quality assurance taken from a thick steel plate as a material, and a representative value within the surface of the steel plate as a material can be used. In addition, the representative plate thickness is the plate thickness that represents the plate thickness within the plane of the steel plate used as the material, and when using the plate thickness of the center portion in the width direction of the steel plate at any position in the longitudinal direction of the steel plate, or in the longitudinal direction The average value of plate thickness may be used. Additionally, the average value of the plate thickness over the entire surface of the steel plate may be obtained, and this may be used as the representative plate thickness.

또, 판두께 분포 정보란, 강판의 폭 방향의 판두께 분포를 대표하는 정보를 가리킨다. 대표적인 것으로서 강판의 크라운을 들 수 있다. 크라운이란, 강판의 폭 방향 중앙부와 강판의 폭 방향 단부로부터 소정 거리 (예를 들어, 100 ㎜, 150 ㎜ 등이 사용된다) 떨어진 위치에 있어서의 판두께의 차를 나타내는 것이다. 또, 대표 판폭이란, 소재가 되는 강판의 폭에 대한 대표값이다. 소재가 되는 후강판의 폭에 편차가 있는 경우나 강판의 폭 방향 단부를 개선 가공에 의해 연삭할 때, 강판의 폭이 변동되는 경우가 있어, 제품이 되는 강관의 외경 정밀도의 편차에 영향을 미친다.Additionally, sheet thickness distribution information refers to information representing the sheet thickness distribution in the width direction of the steel sheet. A representative example is the crown of a steel plate. The crown refers to the difference in plate thickness at a position separated by a predetermined distance (for example, 100 mm, 150 mm, etc.) from the center portion in the width direction of the steel plate and the end portion in the width direction of the steel plate. Additionally, the representative plate width is a representative value for the width of the steel plate used as the material. When there is a variation in the width of the thick steel plate used as a material or when grinding the width direction end of the steel plate through improvement processing, the width of the steel plate may change, which affects the variation in the accuracy of the outer diameter of the steel pipe used as a product. .

이상의 강판의 속성 정보는, 온라인의 조업에 있어서는, 상위 계산기에서 수집되는 정보로서, 강관의 제조 공정에 있어서의 조업 조건을 설정하기 위해서 사용되는 정보이다. 기초 데이터 취득부 (110) 는, 이와 같이 온라인의 상위 계산기에서 수집되는 강판의 속성 정보에 합치하도록 그들 중에서 선택하는 것이 좋다.The above attribute information of the steel plate is information collected from a host computer in online operation, and is information used to set operating conditions in the steel pipe manufacturing process. It is better for the basic data acquisition unit 110 to select from them so as to match the attribute information of the steel sheet collected from the online higher-level calculator.

<단 굽힘 공정의 조업 파라미터><Operation parameters of single bending process>

단 굽힘 공정의 조업 파라미터에는, C 프레스 장치 (30) 에서 사용하는 상측 금형 (33) 의 성형면 (33a) 이 이루는 형상이나 하측 금형 (34) 의 가압면 (34a) 이 이루는 형상을 특정하는 파라미터를 조업 파라미터로서 사용할 수 있다. 또, 단 굽힘 공정에 있어서의 단 굽힘 가공폭 (단 굽힘 성형을 실시하는 폭), 밀어 올리는 힘 (C 프레스력), 및 클램프 기구 (37) 에 의한 파지력을 조업 파라미터로서 사용해도 된다. 이들은, 단 굽힘 공정에 있어서의 강판의 폭 방향 단부의 변형에 영향을 미칠 수 있는 인자이기 때문이다. 또, 단 굽힘 공정에 대해 3 차원 변형 해석을 실행하는 경우에는, 강판의 이송량, 이송 방향, 및 이송 횟수를 단 굽힘 공정의 조업 파라미터로 해도 된다.However, the operation parameters of the bending process include parameters that specify the shape formed by the forming surface 33a of the upper mold 33 used in the C press device 30 and the shape formed by the pressing surface 34a of the lower mold 34. can be used as an operation parameter. Additionally, the step bending width in the step bending process (width at which step bending is performed), the pushing force (C press force), and the gripping force by the clamp mechanism 37 may be used as operation parameters. This is because these are factors that can affect the deformation of the width direction end portion of the steel sheet in the short bending process. In addition, when performing three-dimensional deformation analysis for the step bending process, the feed amount, feed direction, and number of feeds of the steel plate may be used as operation parameters for the step bending process.

여기서, 상측 금형 (33) 의 성형면 (33a) 이 이루는 형상에 대해서는, 복수의 곡률 반경을 갖는 원호가 연속된 형상으로 부여되는 경우나 인벌류트 곡선 등에 의해 부여되는 경우가 있고, 기하학적인 단면 형상을 특정하기 위한 파라미터를 사용할 수 있다. 예를 들어 포물선 형상에 의해 단면 형상을 구성하는 경우에는, 원점을 지나는 포물선을 나타내는 2 차식의 1 차항 및 2 차항의 계수를 사용함으로써 단면 형상을 특정할 수 있기 때문에, 그러한 계수를 단 굽힘 공정의 조업 파라미터로 할 수 있다.Here, the shape formed by the molding surface 33a of the upper mold 33 may be given as a continuous shape of circular arcs with a plurality of radii of curvature or by an involute curve, etc., and may be given as a geometric cross-sectional shape. You can use parameters to specify . For example, when configuring the cross-sectional shape by a parabolic shape, the cross-sectional shape can be specified by using the coefficients of the first and second terms of the quadratic equation representing the parabola passing through the origin, so the bending process using those coefficients This can be done with operating parameters.

한편, 제조하는 강관의 외경, 두께, 강종 등의 조건에 따라, 상측 금형 (33) 의 성형면 (33a) 이 이루는 형상으로서, 복수의 금형을 보유하고 그것들을 적절히 교환하여 사용하는 경우에는, 단 굽힘 공정에 사용하는 금형을 특정하기 위한 금형 관리 번호를 단 굽힘 공정의 조업 파라미터로 해도 된다.On the other hand, in the case where a plurality of molds are held and used by appropriately exchanging them as the shape formed by the molding surface 33a of the upper mold 33 depending on the conditions such as the outer diameter, thickness, and steel type of the steel pipe to be manufactured, A mold management number for specifying the mold used in the bending process may be used as an operation parameter for the bending process.

<프레스 벤드 공정의 조업 파라미터><Operation parameters of press bend process>

본 실시형태에서는, 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터를 진원도 예측 모델의 입력에 사용한다. 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터로는, 상기에 기재한 3 점 굽힘 프레스의 프레스 횟수, 프레스 위치 정보, 프레스 압하량, 하측 다이 간격, 펀치 곡률 등, 강판의 국소적인 굽힘 곡률과, 그들 판폭 방향의 분포에 영향을 미치는 각종 파라미터를 사용할 수 있다. 특히, 펀치가 강판을 가압하는 프레스 위치 정보와 프레스 압하량, 프레스 벤드 공정을 통해서 실시하는 프레스 횟수 모두를 포함하는 정보를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 정보를 모두 포함한다는 것은, 도 11 에 나타내는 방법을 예시할 수 있다.In this embodiment, the operation parameters of the press bend process are used as input to the roundness prediction model. The operation parameters of the press bend process include the number of presses of the three-point bending press described above, press position information, press reduction amount, lower die spacing, punch curvature, etc., local bending curvature of the steel sheet, and their distribution in the sheet width direction. Various parameters that affect can be used. In particular, it is desirable to use information that includes all of the press position information where the punch presses the steel sheet, the press reduction amount, and the number of presses performed through the press bend process. Including all of this information can exemplify the method shown in FIG. 11.

도 11(a), (b) 는 각각, 동일한 판폭의 강판에 대해 프레스 횟수 16 회와 10 회로 펀치의 가압을 실시한 경우의 프레스 압하 위치와 프레스 압하량의 예를 나타내고 있다. 이 때, 프레스 압하 위치는, 강판의 기준으로 하는 폭 방향 단부로부터의 거리를 나타내는 정보이고, 이것을 프레스 압하 위치 정보로서 사용한다. 한편, 각 프레스 압하 위치에 대응하여, 프레스 압하량이 기재되어 있고. 이와 같은 「압하 횟수」, 「프레스 압하 위치」, 「프레스 압하량」 을 1 세트의 데이터로 할 수 있다. 도 11(a), (b) 에 나타내는 예에서는, 프레스 횟수 16 회와 10 회로 각각 16 세트 및 10 세트의 데이터에 의해, 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터가 특정된다.Figures 11(a) and 11(b) show examples of the press reduction position and press reduction amount when pressurization of the punch was performed 16 times and 10 times on a steel sheet of the same sheet width, respectively. At this time, the press reduction position is information indicating the distance from the reference width direction end of the steel sheet, and this is used as the press reduction position information. Meanwhile, corresponding to each press reduction position, the press reduction amount is described. Such “number of reductions,” “press reduction position,” and “press reduction amount” can be used as one set of data. In the example shown in FIGS. 11(a) and 11(b), the operation parameters of the press bend process are specified by 16 sets and 10 sets of data for the number of presses of 16 and 10, respectively.

본 실시형태에서는, 이와 같은 데이터 세트를 진원도 예측 모델의 입력으로 하여, 이하와 같은 형태로 사용한다. 예를 들어, 진원도 예측 모델의 입력으로서, 강판의 일방의 단부에서, 가장 단부에 가까운 위치에서 프레스 압하를 실시할 때의 프레스 압하 위치와 프레스 압하량, 및 강판의 타방의 단부에서, 가장 단부에 가까운 위치에서 프레스 압하를 실시할 때의 프레스 압하 위치와 프레스 압하량을 사용할 수 있다.In this embodiment, such a data set is used as input to the roundness prediction model in the following form. For example, as input to the roundness prediction model, the press reduction position and press reduction amount when press reduction is performed at the position closest to the end at one end of the steel sheet, and the press reduction amount at the position closest to the end at the other end of the steel sheet. The press reduction position and press reduction amount when press reduction is performed at a nearby position can be used.

3 점 굽힘 프레스에 있어서, 강판의 일방의 단부에 있어서의 프레스 압하량을 증가시킨 경우에는, 도 4 에 나타내는 강관에 있어서의 대략 1 시에 상당하는 부분과, 대략 11 시에 상당하는 부분에 있어서의 곡률이 커져, U 자상 단면의 성형체로는 전체적으로 가로로 긴 형상이 된다. 또, 그들 프레스 압하 위치가, 강판의 단부에 가까울수록, 심 갭부의 위치가 낮아지고, U 자상 단면의 성형체로는 전체적으로 가로로 긴 형상이 된다. 그 결과로서, 오픈관으로 성형되고, 용접 공정 및 확관 공정을 거친 후의 강관도, 전체적으로는 가로로 긴 형상이 잔류하여, 진원도에 영향을 미치게 된다. 나아가서는, 프레스 압하할 때의 펀치 곡률, 전체의 프레스 압하 횟수, 및 프레스 압하시의 하측 다이의 간격도 진원도에 영향을 미친다.In the three-point bending press, when the press reduction amount at one end of the steel plate is increased, the portion corresponding to approximately 1 o'clock and the portion corresponding to approximately 11 o'clock in the steel pipe shown in FIG. 4 The curvature increases, and the molded body with a U-shaped cross section has an overall horizontally elongated shape. In addition, the closer the press reduction position is to the end of the steel plate, the lower the position of the seam gap portion is, and the molded body with a U-shaped cross section has an overall horizontally elongated shape. As a result, the steel pipe formed as an open pipe and after going through the welding process and the expansion process still retains an overall horizontally elongated shape, which affects the roundness. Furthermore, the punch curvature during press reduction, the total number of press reductions, and the spacing of the lower die during press reduction also affect the roundness.

한편, 진원도 예측 모델의 입력으로서, 모든 프레스 압하 위치 정보와 프레스 압하량의 데이터를 프레스 횟수와 함께 사용함으로써, 진원도 예측 모델의 예측 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상정되는 최대의 프레스 횟수를 기준으로 하여, 압하를 실시하는 경우에는 압하 횟수에 따라 프레스 압하 위치 및 프레스 압하량의 데이터를 격납한다. 그리고, 압하를 실시하지 않는 그 이후의 프레스 가공에 있어서의 프레스 압하 위치 및 프레스 압하량은 제로로 한다. 예를 들어 도 11(a), (b) 에 나타낸 예에서는, 상정되는 최대의 프레스 횟수를 16 회로 가정한 경우에 있어서, 프레스 횟수 10 회의 경우에는 압하 횟수 11 ∼ 16 회째의 데이터는 제로로 하여, 진원도 예측 모델의 입력이 된다.Meanwhile, as input to the roundness prediction model, the prediction accuracy of the roundness prediction model can be further improved by using all press reduction position information and press reduction amount data together with the number of presses. For example, when pressing down is performed based on the assumed maximum number of presses, data of the press down position and press down amount are stored according to the number of press downs. Then, the press reduction position and press reduction amount in the subsequent press processing in which reduction is not performed are set to zero. For example, in the example shown in Figures 11(a) and 11(b), assuming that the assumed maximum number of presses is 16, in the case of 10 presses, the data for the 11th to 16th reduction times are set to zero. , becomes the input of the roundness prediction model.

이상의 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터는, 온라인의 조업에 있어서는 상위 계산기에서 설정되는 조업 조건으로서 사용되는 정보이다. 기초 데이터 취득부 (110) 는, 이와 같이 온라인의 상위 계산기에서 수집되는 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터 중에서 진원도 예측 모델의 입력에 사용하는 파라미터를 선택하는 것이 좋다.The above operating parameters of the press bend process are information used as operating conditions set in the host computer in online operation. It is recommended that the basic data acquisition unit 110 select the parameters used for inputting the roundness prediction model from among the operation parameters of the press bend process collected from an online higher-level calculator.

<확관 공정의 조업 파라미터><Operation parameters of the pipe expansion process>

상기 서술한 조업 파라미터 외에, 확관 공정의 조업 파라미터를 진원도 예측 모델의 입력에 사용하는 경우에는, 확관율을 확관 공정의 조업 파라미터로서 사용할 수 있다. 확관율이 클수록, 확관 공정 후의 강관의 진원도는 향상되지만, 강관 제품으로서의 압축 항복 강도의 관점에서 확관율의 상한값이 제한되기 때문에, 그 범위 내에서의 값을 사용하여 기초 데이터 취득부 (110) 의 계산 조건을 결정한다. 이 때, 확관율은, 확관 장치를 제어하기 위해서 필요한 정보이기 때문에, 상위 계산기 (140) 에서 설정된 설정값에 의해 특정할 수 있다. 또한, 확관 공정의 조업 파라미터로는, 확관율 외에, 확관 다이스 장수나 확관 다이스 직경을 사용해도 된다.In addition to the operation parameters described above, when the operation parameters of the pipe expansion process are used as input to the roundness prediction model, the expansion rate can be used as the operation parameter of the pipe expansion process. The larger the expansion ratio, the improved the roundness of the steel pipe after the expansion process, but since the upper limit of the expansion ratio is limited from the viewpoint of compressive yield strength as a steel pipe product, the value within that range is used to obtain the basic data acquisition unit 110. Determine the calculation conditions. At this time, since the expansion rate is information necessary to control the expansion device, it can be specified by the setting value set in the upper-level calculator 140. Additionally, as the operating parameters of the pipe expansion process, the number of pipe expansion dies or the diameter of the pipe expansion dice may be used in addition to the pipe expansion rate.

[진원도 예측 방법][Roundness prediction method]

본 실시형태에서는, 상기와 같이 하여 진원도 예측 모델 생성부 (130) 에 의해 오프라인으로 생성된 진원도 예측 모델 (M) 을 사용하여, 온라인으로 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측에 있어서는, 먼저, 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터 세트를 온라인으로 취득한다 (조업 파라미터 취득 스텝). 이것은, 상기와 같이 하여 생성한 진원도 예측 모델의 입력이 되는 조업 조건 데이터 세트로서, 강관의 제조 공정을 통괄하는 상위 계산기 또는 각 성형 가공 공정의 제어용 계산기로부터 필요한 데이터를 취득하는 스텝이다. 여기서, 「온라인」 이란, 강관의 제조 공정의 개시 전부터 확관 공정이 완료될 때까지의 일련의 제조 공정 사이를 의미한다. 따라서, 반드시 어느 성형 가공 공정에서 가공을 실행 중이 아니어도 된다. 각 성형 가공 공정 사이에서 강판을 다음의 공정에 반송하기 위해서 대기하고 있는 동안도 「온라인」 에 포함된다. 또, 강관의 제조 공정의 개시 전이며 소재가 되는 강판을 제조하는 후판 압연 공정이 완료된 후에도 「온라인」 에 포함할 수 있다. 소재가 되는 강판을 제조하는 후판 압연 공정이 완료되면, 본 실시형태의 진원도 예측 모델의 입력이 되는 조업 조건 데이터 세트를 취득할 수 있는 상태가 되기 때문이다. 온라인으로 사용하는 것은 기계 학습에 의해 학습한 진원도 예측 모델 (M) 이며, 입력 조건이 되는 조업 파라미터를 설정하면, 즉석에서 출력이 되는 진원도를 산출하고, 조업 조건의 재설정 등을 신속하게 실시할 수 있다.In this embodiment, the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process is predicted online using the roundness prediction model (M) generated offline by the roundness prediction model generation unit 130 as described above. In predicting the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process, first, an operating condition data set set as the operating conditions of the steel pipe manufacturing process is acquired online (operation parameter acquisition step). This is a set of operating condition data that serves as input to the roundness prediction model created as described above, and is a step for acquiring necessary data from a higher-level calculator that oversees the steel pipe manufacturing process or a control computer for each forming processing process. Here, “online” means a series of manufacturing processes from before the start of the steel pipe manufacturing process until the pipe expansion process is completed. Therefore, processing does not necessarily need to be performed in any molding processing process. Between each forming processing process, the period of time waiting to transport the steel sheet to the next process is also included in “online”. In addition, it can be included in “online” before the start of the steel pipe manufacturing process and even after the thick plate rolling process for manufacturing the steel sheet used as the material is completed. This is because, once the heavy plate rolling process for manufacturing the steel plate used as the material is completed, the operating condition data set that is input to the roundness prediction model of this embodiment can be acquired. What is used online is the roundness prediction model (M) learned through machine learning. By setting the operation parameters that serve as input conditions, the roundness that is output is calculated immediately, and operation conditions can be reset quickly. there is.

확관 공정 후의 강관의 진원도 예측은, 강판의 제조 공정의 개시 전 또는 도중 중 어느 타이밍에 실시할 수 있다. 예측을 실시하는 타이밍에 따라, 진원도 예측 모델 (M) 의 입력이 되는 조업 조건 데이터 세트를 적절히 생성한다. 즉, 단 굽힘 공정 전에 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측을 실시하는 경우, 소재가 되는 강판의 속성 정보에 대한 실적값 (실측값) 을 사용할 수 있고, 단 굽힘 공정을 포함하는 이후의 제조 공정의 조업 파라미터로는, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있는 조업 조건의 설정값을 사용한다.Prediction of the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process can be performed at any timing before or during the start of the steel plate manufacturing process. Depending on the timing at which prediction is performed, an operating condition data set that serves as input to the roundness prediction model (M) is appropriately generated. In other words, when predicting the roundness of a steel pipe after the expansion process before the bending process, the actual value (actual value) for the property information of the steel plate as the material can be used, and the operation of the subsequent manufacturing process including the bending process can be used. As parameters, the operating conditions set in advance in the host computer are used.

또, 단 굽힘 공정을 종료하고, 프레스 벤드 공정의 개시 전에 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측을 실시하는 경우에는, 소재가 되는 강판의 속성 정보에 대한 실적값 (실측값) 과, 단 굽힘 공정의 조업 파라미터의 실적값을 사용함과 함께, 프레스 벤드 공정을 포함하는 이후의 제조 공정의 조업 파라미터로서, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있는 조업 조건의 설정값을 사용한다. 또한, 미리 설정되어 있는 조업 조건의 설정값이란, 과거의 조업 실적에 기초하여 설정된 설정값이고, 미리 상위 계산기에 기억되어 있는 것을 말한다.In addition, when predicting the roundness of the steel pipe after the expansion process after completing the step bending process and before starting the press bend process, the performance value (actual value) for the attribute information of the steel sheet used as the material and the operation of the step bending process In addition to using the performance values of the parameters, the set values of the operating conditions preset in the host calculator are used as operating parameters for the subsequent manufacturing process including the press bend process. In addition, the set value of the preset operation conditions refers to the set value set based on past operation performance and stored in advance in the host calculator.

본 실시형태에서는, 이상과 같이 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 타이밍에 따라 취득되는 1 세트의 조업 조건 데이터 세트를 진원도 예측 모델의 입력에 사용하여, 출력인 확관 공정 후의 강관의 진원도를 온라인으로 예측한다. 이로써, 예측된 강관의 진원도에 따라, 이후의 제조 공정의 조업 조건을 재설정할 수 있기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 보다 작게 할 수 있다.In this embodiment, as described above, a set of operating condition data acquired according to the timing for predicting the roundness of the steel pipe after the expansion process is used as input to the roundness prediction model, and the roundness of the steel pipe after the expansion process as the output is calculated online. predict As a result, the operating conditions of the subsequent manufacturing process can be reset according to the predicted roundness of the steel pipe, so the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process can be made smaller.

[진원도 제어 방법][Roundness control method]

표 1 및 도 12 를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태인 진원도 제어 방법에 대해 설명한다.With reference to Table 1 and FIG. 12, a roundness control method according to an embodiment of the present invention will be described.

본 실시형태에서는, 먼저, 강관의 제조 공정을 구성하는 복수의 성형 가공 공정 중에서 재설정 대상 공정을 선택한다. 그리고, 재설정 대상 공정의 개시 전에 진원도 예측 모델 (M) 을 사용하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 계속해서, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 작아지도록, 적어도 재설정 대상 공정의 조업 파라미터 중에서 선택한 1 개 이상의 조업 파라미터, 또는 재설정 대상 공정보다 하류측의 성형 가공 공정의 조업 파라미터 중에서 선택한 1 개 이상의 조업 파라미터를 재설정한다.In this embodiment, first, a reset target process is selected from a plurality of forming processing processes that constitute the steel pipe manufacturing process. Then, before the start of the reset target process, the roundness of the steel pipe after the expansion process is predicted using the roundness prediction model (M). Subsequently, in order to reduce the roundness of the steel pipe after the expansion process, at least one operation parameter selected from the operation parameters of the process to be reset, or one or more operation parameters selected from the operation parameters of the forming processing process downstream from the process to be reset Reset.

여기서, 강관의 제조 공정을 구성하는 복수의 성형 가공 공정이란, 강판에 소성 변형을 부여하여 강관을 소정의 형상으로 가공하는, 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 및 확관 공정을 가리킨다. 재설정 대상 공정은, 이들 성형 가공 공정 중에서 임의의 공정을 선택한다. 그리고, 선택한 재설정 대상 공정에 있어서의 성형 가공을 실행하기 전에, 강관의 진원도 예측 모델 (M) 을 사용하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 이 때, 재설정 대상 공정보다 상류측의 성형 공정에 대해서는, 강판의 성형 가공이 종료되어 있으므로, 상류측의 성형 가공 공정의 조업 파라미터를 사용하는 경우에는, 그 실적 데이터를 진원도 예측 모델 (M) 의 입력에 사용할 수 있다. 한편, 재설정 대상 공정을 포함하는 하류측의 성형 가공 공정에 대해서는, 조업 실적 데이터를 채취할 수 없기 때문에, 미리 상위 계산기 등에 있어서 설정되어 있는 설정값을 강관의 진원도 예측 모델 (M) 의 입력에 사용한다. 이와 같이 하여 대상재에 대한 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측할 수 있다.Here, the plurality of forming processing processes constituting the steel pipe manufacturing process refers to a single bending process, a press bend process, and a pipe expansion process in which plastic strain is applied to a steel plate and the steel pipe is processed into a predetermined shape. As the reset target process, an arbitrary process is selected from among these molding processing processes. Then, before performing forming processing in the selected reset target process, the roundness of the steel pipe after the expansion process is predicted using the roundness prediction model (M) of the steel pipe. At this time, since the forming process of the steel plate has been completed for the forming process upstream of the reset target process, when using the operation parameters of the forming process upstream, the performance data is used in the roundness prediction model (M). Can be used for input. On the other hand, since operation performance data cannot be collected for the downstream forming process including the reset target process, the setting value previously set in the upper level calculator, etc. is used as input to the steel pipe roundness prediction model (M). do. In this way, the roundness of the steel pipe after the expansion process for the target material can be predicted.

그리고, 확관 공정 후의 강관의 진원도로서 예측된 진원도가, 제품으로서 허용되는 진원도에 들어가는지의 여부를 판단한다. 이로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측된 값보다 작게 하는 경우에, 재설정 대상 공정 및 재설정 대상 공정보다 하류측의 성형 가공 공정에 있어서의 조업 조건을 재설정할 수 있다. 여기서, 재설정하는 조업 파라미터는, 재설정 대상 공정에 있어서의 조업 파라미터여도 되고, 재설정 대상 공정보다 하류측의 성형 가공 공정에 있어서의 조업 파라미터여도 된다. 예측된 진원도와 제품으로서 허용되는 진원도의 차이에 따라, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 변경하는 데에 적합한 성형 가공 공정의 조업 파라미터를 선택하면 된다. 또, 재설정 대상 공정에 있어서의 조업 파라미터와, 재설정 대상 공정보다 하류측의 임의의 성형 가공 공정에 있어서의 조업 파라미터의 양방의 조업 파라미터를 재설정해도 된다. 예측된 진원도와 제품으로서 허용되는 진원도의 차이가 큰 경우, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 효과적으로 변경할 수 있기 때문이다.Then, it is determined whether the roundness predicted as the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process falls within the roundness permitted as a product. As a result, when the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process is made smaller than the predicted value, the operating conditions in the reset target process and the forming processing process downstream from the reset target process can be reset. Here, the operation parameter to be reset may be an operation parameter in the process to be reset, or may be an operation parameter in a molding process downstream from the process to be reset. Depending on the difference between the predicted roundness and the allowable roundness as a product, operation parameters of the forming processing process suitable for changing the roundness of the steel pipe after the expansion process can be selected. In addition, the operation parameters of both the operation parameters in the reset target process and the operation parameters in any molding process downstream from the reset target process may be reset. This is because if the difference between the predicted roundness and the roundness permitted as a product is large, the roundness of the steel pipe after the expansion process can be effectively changed.

표 1 에 재설정 대상 공정으로서 선택되는 성형 가공 공정과 그것에 대응하여 조업 파라미터의 재설정이 가능한 성형 가공 공정의 케이스를 구체적으로 나타낸다. 케이스 1 은, 단 굽힘 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서, 단 굽힘 공정을 재설정 대상 공정으로 선택하는 것이다. 이 때, 단 굽힘 공정의 개시 전에, 프레스 벤드 공정을 포함하는 성형 가공 공정에 있어서의 조업 파라미터의 설정값을 사용하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 예측된 진원도가 큰 경우에는, 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 및 확관 공정의 각 성형 가공 공정에 있어서의 임의의 조업 파라미터를 재설정할 수 있다. 재설정하는 조업 파라미터로는, 단 굽힘 공정의 조업 파라미터 뿐만 아니라, 다른 성형 가공 공정의 조업 파라미터여도 된다. 또한, 진원도 예측 모델 (M) 의 입력으로서 강판의 속성 정보가 포함되어 있는 경우에는, 재설정 대상 공정인 단 굽힘 공정의 개시 전에, 강판의 속성 정보에 관한 측정값 등을 포함하는 실적 데이터를 입력에 사용할 수 있다.Table 1 specifically shows the molding process selected as the reset target process and the case of the molding process whose operation parameters can be reset correspondingly. In case 1, in the steel pipe manufacturing process including the step bending process, the step bending process is selected as the process to be reset. At this time, before the start of the step bending process, the roundness of the steel pipe after the expansion process is predicted using the set values of the operation parameters in the forming processing process including the press bend process. When the predicted roundness is large, arbitrary operation parameters in each molding process of the step bending process, press bend process, and pipe expansion process can be reset. The operation parameters to be reset may be not only the operation parameters of the bending process but also the operation parameters of other forming processing processes. In addition, when attribute information of the steel sheet is included as input to the roundness prediction model (M), performance data including measurement values related to the attribute information of the steel sheet are input before the start of the bending process, which is the process to be reset. You can use it.

케이스 2 도 케이스 1 과 동일한 생각에 의해 재설정 대상 공정의 선택과 재설정하는 조업 파라미터를 선택할 수 있다. 한편, 케이스 3 은 확관 공정을 재설정 대상 공정으로 하는 경우이다. 이 때, 확관 공정의 개시 전에 진원도 예측 모델 (M) 을 사용하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 그 경우, 진원도 예측 모델 (M) 의 입력으로서, 적어도 단 굽힘 공정 및 프레스 벤드 공정에 있어서의 조업 실적 데이터를 사용할 수 있다. 또, 강판의 속성 정보의 실적 데이터를 사용해도 된다. 이와 같이 하여, 예측되는 확관 공정 후의 강관의 진원도와 제품으로서 허용되는 진원도를 비교하여, 진원도를 작게 하고자 하는 경우에는, 확관 공정에 있어서의 조업 파라미터를 재설정한다. 재설정하는 확관 공정의 조업 파라미터로는, 확관율을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 재설정하는 확관율의 초기 설정값으로부터의 변경량은, 경험에 의한 지견에 기초하여 설정되어도 된다. 단, 진원도 예측 모델 (M) 의 입력에 확관 공정의 확관율이 포함되어 있는 경우에는, 재설정한 확관율의 값을 진원도 예측 모델 (M) 의 입력으로 하여, 다시 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하고, 재설정하는 조건의 적합 여부를 판단해도 된다.In case 2, the process to be reset and the operation parameter to be reset can be selected according to the same idea as case 1. Meanwhile, Case 3 is a case where the pipe expansion process is the process to be reset. At this time, before the start of the pipe expansion process, the roundness prediction model (M) is used to predict the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process. In that case, operation performance data at least in the step bending process and the press bend process can be used as input to the roundness prediction model (M). Additionally, performance data of attribute information of the steel plate may be used. In this way, the predicted roundness of the steel pipe after the pipe expansion process is compared with the roundness allowable as a product, and when the roundness is to be reduced, the operating parameters in the pipe expansion process are reset. It is preferable to use the expansion rate as an operating parameter for the resetting pipe expansion process. Additionally, the amount of change from the initial setting value of the expansion ratio to be reset may be set based on knowledge based on experience. However, if the input of the roundness prediction model (M) includes the expansion rate of the pipe expansion process, the reset value of the expansion rate is used as the input of the roundness prediction model (M) to predict the roundness of the steel pipe after the expansion process again. Then, it may be determined whether the conditions for resetting are appropriate.

여기서, 도 12 를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 제어 방법에 대해 설명한다. 도 12 에 나타내는 예는, 재설정 대상 공정으로서 프레스 벤드 공정을 선택하고, 단 굽힘 공정이 종료되어 단부 C 자상 성형체가 프레스 벤드 공정을 위해서 이송된 케이스이다. 이 때, 단 굽힘 공정에 있어서의 조업 실적 데이터가 조업 조건 재설정부 (150) 에 보내진다. 조업 실적 데이터는, 각 성형 가공 공정을 제어하는 각 공정에 구비된 제어용 계산기로부터 네트워크 경유로 보내져도 된다. 단, 각 성형 가공 공정의 제어용 계산기로부터 강관의 제조 공정을 통괄하는 상위 계산기 (140) 에 일단 보내진 후에, 상위 계산기 (140) 로부터 조업 조건 재설정부 (150) 에 보내져도 된다. 또, 조업 조건 재설정부 (150) 에는, 필요에 따라, 강판의 속성 정보에 대한 실적 데이터가 상위 계산기 (140) 로부터 보내진다. 또, 재설정 대상 공정 및 재설정 대상 공정보다 하류측의 성형 가공 공정인 프레스 벤드 공정과 확관 공정의 조업 파라미터에 대해서는, 그들의 설정값이 각 공정의 제어용 계산기로부터 조업 조건 재설정부 (150) 에 보내진다. 단, 프레스 벤드 공정과 확관 공정의 조업 파라미터의 설정값이 상위 계산기 (140) 에 기억되어 있는 경우에는, 상위 계산기 (140) 로부터 조업 조건 재설정부 (150) 에 보내져도 된다. 또한, 상위 계산기 (140) 로부터는 제품이 되는 강관의 사양에 따라 결정되는 진원도 목표값이 조업 조건 재설정부 (150) 에 보내진다.Here, with reference to FIG. 12, a method for controlling the roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention will be described. The example shown in FIG. 12 is a case where the press bend process is selected as the reset target process, the end bending process is completed, and the end C-shaped molded body is transferred for the press bend process. At this time, operation performance data in the step bending process is sent to the operation condition resetting unit 150. Operation performance data may be sent via a network from a control calculator provided in each process that controls each molding processing process. However, after the information is once sent from the computer for controlling each forming processing process to the upper computer 140 that manages the steel pipe manufacturing process, it may be sent from the upper computer 140 to the operating condition resetting unit 150. Additionally, performance data on the attribute information of the steel sheet is sent from the upper-level calculator 140 to the operating condition resetting unit 150 as needed. In addition, for the operation parameters of the reset target process and the press bend process and the pipe expansion process, which are the molding processing processes downstream from the reset target process, their set values are sent to the operation condition reset unit 150 from the control calculator for each process. However, when the set values of the operation parameters of the press bend process and the pipe expansion process are stored in the upper computer 140, they may be sent from the upper computer 140 to the operating condition resetting unit 150. In addition, the roundness target value determined according to the specifications of the steel pipe to be the product is sent from the upper calculator 140 to the operating condition resetting unit 150.

조업 조건 재설정부 (150) 는, 진원도 예측 모델 (M) 을 온라인으로 사용하고, 이들 정보로부터 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하고, 예측된 진원도 (진원도 예측값) 와 목표로 하는 진원도 (진원도 목표값) 를 비교한다. 그리고, 진원도 예측값이 진원도 목표값보다 작은 경우에는, 조업 조건 재설정부 (150) 는, 프레스 벤드 공정, 및 확관 공정의 조업 조건의 설정값을 변경하지 않고 나머지 성형 가공 공정의 조업 조건을 결정하여, 강관을 제조한다. 한편, 예측된 진원도가 진원도 목표값보다 큰 경우에는, 조업 조건 재설정부 (150) 는, 프레스 벤드 공정의 조업 조건 또는 확관 공정의 조업 조건을 재설정한다. 구체적으로는, 프레스 벤드 공정의 프레스 압하량이나 프레스 횟수 등을 재설정할 수 있다. 프레스 벤드 공정의 프레스 횟수를 1 회 또는 2 회 이상 증가시킴과 함께, 하측 다이 간격 (ΔD) 을 재설정해도 된다. 또, 확관 공정의 확관율을 재설정할 수 있다. 나아가서는, 프레스 벤드 공정의 프레스 압하량과 확관율 모두 재설정할 수 있다.The operating condition reset unit 150 uses the roundness prediction model (M) online, predicts the roundness of the steel pipe after the expansion process from this information, and calculates the predicted roundness (roundness prediction value) and the target roundness (roundness target value) ) Compare. Then, when the predicted roundness value is smaller than the roundness target value, the operating condition reset unit 150 determines the operating conditions for the remaining molding processing processes without changing the set values of the operating conditions for the press bend process and the pipe expansion process, Manufactures steel pipes. On the other hand, when the predicted roundness is greater than the roundness target value, the operating condition resetting unit 150 resets the operating conditions of the press bend process or the operating conditions of the pipe expansion process. Specifically, the press reduction amount and number of presses in the press bend process can be reset. In addition to increasing the number of presses in the press bend process by one or two times or more, the lower die gap (ΔD) may be reset. Additionally, the expansion rate of the pipe expansion process can be reset. Furthermore, both the press reduction amount and the expansion rate of the press bend process can be reset.

또한, 조업 조건 재설정부 (150) 는, 이와 같이 하여 재설정된 조업 파라미터를 다시 진원도 예측 모델 (M) 의 입력 데이터에 사용하여 다시 진원도 예측을 실시하고, 예측되는 진원도가 진원도 목표값보다 작아지는지의 여부를 확인하여, 프레스 벤드 공정 및 확관 공정의 조업 조건의 재설정값을 확정해도 된다. 재설정된 프레스 벤드 공정과 확관 공정의 조업 조건은 각각의 제어용 계산기에 보내져, 프레스 벤드 공정과 확관 공정의 조업 조건이 된다. 조업 조건 재설정부 (150) 에 있어서의 진원도 판정을 복수회 반복하여 실시함으로써, 진원도 목표값이 작게 설정되어 있어도, 적절한 프레스 벤드 공정 및 확관 공정의 조업 조건을 설정할 수 있기 때문에, 보다 진원도가 양호한 강관을 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 프레스 벤드 공정을 재설정 대상 공정으로 한 확관 공정 후의 강관의 진원도 제어를 실행하고 나서, 오픈관으로 성형 가공되어 용접된 강관에 대해, 다시 확관 공정을 재설정 대상 공정으로 한 확관 공정 후의 강관의 진원도 제어를 실행해도 된다. 프레스 벤드 공정의 조업 실적 데이터가 얻어진 상태가 되어, 강관의 진원도 예측 정밀도가 보다 향상되기 때문이다.In addition, the operation condition reset unit 150 uses the operation parameters reset in this way as input data of the roundness prediction model M again to predict roundness again, and determines whether the predicted roundness is smaller than the roundness target value. You may confirm the reset value of the operating conditions of the press bend process and the pipe expansion process. The reset operating conditions of the press bend process and the pipe expansion process are sent to each control calculator and become the operating conditions of the press bend process and the pipe expansion process. By repeating the roundness judgment in the operating condition reset unit 150 multiple times, even if the roundness target value is set to be small, appropriate operating conditions for the press bend process and pipe expansion process can be set, resulting in a steel pipe with better roundness. can be manufactured. In addition, after the roundness control of the steel pipe after the expansion process with the press bend process as the reset target process is performed in this way, the steel pipe formed and processed into an open pipe and welded is again subjected to the expansion process with the expansion process as the reset target process. Roundness control of the steel pipe may be performed. This is because operation performance data for the press bend process has been obtained, and the accuracy of predicting the roundness of the steel pipe is further improved.

이상과 같이, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 제어 방법에 의하면, 단 굽힘 공정과 프레스 벤드 공정의 상호 작용에 의한 진원도에 대한 영향이 고려된 진원도 예측 모델 (M) 을 사용하므로, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호하게 하기 위한 적절한 조업 조건을 설정할 수 있어, 진원도가 높은 강관을 제조할 수 있다. 또, 소재가 되는 강판의 속성 정보의 편차를 반영한 고정밀도의 진원도 제어를 실현할 수 있다.As described above, according to the method for controlling the roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention, a roundness prediction model (M) that takes into account the effect on roundness due to the interaction between the step bending process and the press bend process is used, so the pipe expansion process Appropriate operating conditions can be set to improve the roundness of the later steel pipe, and steel pipes with high roundness can be manufactured. In addition, high-precision roundness control can be realized that reflects the variation in the attribute information of the steel sheet used as the material.

<강관의 진원도 예측 장치><Steel pipe roundness prediction device>

다음으로, 도 13 을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 예측 장치에 대해 설명한다.Next, with reference to FIG. 13, a device for predicting the roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention will be described.

도 13 은, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태인 강관의 진원도 예측 장치 (160) 는, 조업 파라미터 취득부 (161), 기억부 (162), 진원도 예측부 (163), 및 출력부 (164) 를 구비하고 있다.FIG. 13 is a diagram showing the configuration of a device for predicting roundness of a steel pipe according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the steel pipe roundness prediction device 160, which is an embodiment of the present invention, includes an operation parameter acquisition unit 161, a storage unit 162, a roundness prediction unit 163, and an output unit 164. ) is provided.

조업 파라미터 취득부 (161) 는, 예를 들어 기계 학습부에 의해 생성된 진원도 예측 모델 (M) 을 진원도 예측 모델 생성부 (130) 로부터 취득 가능한 임의의 인터페이스를 구비하고 있다. 예를 들어, 조업 파라미터 취득부 (161) 는, 진원도 예측 모델 (M) 을 진원도 예측 모델 생성부 (130) 로부터 취득하기 위한 통신 인터페이스를 구비하면 된다. 이 경우, 조업 파라미터 취득부 (161) 는, 기계 학습부 (100b) 로부터 소정의 통신 프로토콜로 진원도 예측 모델 (M) 을 수신해도 된다. 또, 조업 파라미터 취득부 (161) 는, 예를 들어 각 성형 가공 공정에 사용되는 설비가 구비하고 있는 제어용 계산기 또는 상위 계산기로부터 성형 가공 설비 (성형 가공 공정을 실행하는 설비) 의 조업 조건을 취득한다. 예를 들어, 조업 파라미터 취득부 (161) 는, 조업 조건을 취득하기 위한 통신 인터페이스를 구비하면 된다. 또, 조업 파라미터 취득부 (161) 는, 사용자의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득해도 된다. 이 경우, 강관의 진원도 예측 장치 (160) 는, 사용자 입력을 검출하여, 사용자의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하는 1 개 이상의 입력 인터페이스를 포함하는 입력부를 추가로 갖는다. 입력부로는, 물리 키, 정전 용량 키, 출력부의 디스플레이와 일체적으로 형성된 터치 스크린, 음성 입력을 접수하는 마이크로폰 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어 입력부는, 조업 파라미터 취득부 (161) 에 의해 진원도 예측 모델 생성부 (130) 로부터 취득된 진원도 예측 모델 (M) 에 대한 조업 조건의 입력을 접수한다.The operation parameter acquisition unit 161 is provided with an arbitrary interface that can acquire, for example, the roundness prediction model M generated by the machine learning unit from the roundness prediction model generation unit 130. For example, the operation parameter acquisition unit 161 may be provided with a communication interface for acquiring the roundness prediction model M from the roundness prediction model generation unit 130. In this case, the operation parameter acquisition unit 161 may receive the roundness prediction model M from the machine learning unit 100b via a predetermined communication protocol. In addition, the operation parameter acquisition unit 161 acquires the operating conditions of the molding processing equipment (equipment that performs the molding processing process), for example, from a control calculator or a higher level calculator provided in the equipment used in each molding processing process. . For example, the operation parameter acquisition unit 161 may be provided with a communication interface for acquiring operation conditions. Additionally, the operation parameter acquisition unit 161 may acquire input information based on the user's operation. In this case, the steel pipe roundness prediction device 160 further has an input unit including one or more input interfaces for detecting user input and acquiring input information based on the user's operation. Examples of the input unit include, but are not limited to, physical keys, capacitive keys, a touch screen formed integrally with the display of the output unit, and a microphone that receives voice input. For example, the input unit receives input of operation conditions for the roundness prediction model M acquired from the roundness prediction model generation unit 130 by the operation parameter acquisition unit 161.

기억부 (162) 에는, 적어도 1 개의 반도체 메모리, 적어도 1 개의 자기 메모리, 적어도 1 개의 광 메모리, 또는 이들 중 적어도 2 종류의 조합이 포함된다. 기억부 (162) 는, 예를 들어 주기억 장치, 보조 기억 장치, 또는 캐시 메모리로서 기능한다. 기억부 (162) 는, 강관의 진원도 예측 장치 (160) 의 동작에 사용되는 임의의 정보를 기억한다. 기억부 (162) 는, 예를 들어 조업 파라미터 취득부 (161) 에 의해 진원도 예측 모델 생성부 (130) 로부터 취득된 진원도 예측 모델 (M), 조업 파라미터 취득부 (161) 에 의해 상위 컴퓨터로부터 취득된 조업 조건, 및 강관의 진원도 예측 장치 (160) 에 의해 예측된 진원도 정보를 기억한다. 기억부 (162) 는, 시스템 프로그램 및 애플리케이션 프로그램 등을 기억해도 된다.The storage unit 162 includes at least one semiconductor memory, at least one magnetic memory, at least one optical memory, or a combination of at least two types of these. The storage unit 162 functions as a main memory, an auxiliary memory, or a cache memory, for example. The storage unit 162 stores arbitrary information used in the operation of the steel pipe roundness prediction device 160. The storage unit 162 stores, for example, a roundness prediction model (M) acquired from the roundness prediction model generation unit 130 by the operation parameter acquisition unit 161, and acquired from a host computer by the operation parameter acquisition unit 161. The operating conditions and the roundness information predicted by the steel pipe roundness prediction device 160 are stored. The storage unit 162 may store system programs, application programs, etc.

진원도 예측부 (163) 는, 1 개 이상의 프로세서를 포함한다. 본 실시형태에서는, 프로세서는, 범용의 프로세서, 또는 특정한 처리에 특화된 전용의 프로세서이지만, 이들에 한정되지 않는다. 진원도 예측부 (163) 는, 강관의 진원도 예측 장치 (160) 를 구성하는 각 구성부와 통신 가능하게 접속되고, 강관의 진원도 예측 장치 (160) 전체의 동작을 제어한다. 진원도 예측부 (163) 는, 예를 들어 PC (Personal Computer) 또는 스마트폰 등의 임의의 범용의 전자 기기일 수 있다. 진원도 예측부 (163) 는, 이들에 한정되지 않고, 1 개 또는 서로 통신 가능한 복수의 서버 장치여도 되고, 강관의 진원도 예측 장치 (160) 전용의 다른 전자 기기여도 된다. 진원도 예측부 (163) 는, 조업 파라미터 취득부 (161) 를 통하여 취득한 조업 조건 및 진원도 예측 모델 생성부 (130) 로부터 취득한 진원도 예측 모델 (M) 을 사용하여 강관의 진원도 정보의 예측값을 산출한다.The roundness prediction unit 163 includes one or more processors. In this embodiment, the processor is a general-purpose processor or a dedicated processor specialized for specific processing, but is not limited to these. The roundness prediction unit 163 is communicatively connected to each component constituting the steel pipe roundness prediction device 160, and controls the operation of the entire steel pipe roundness prediction device 160. The roundness prediction unit 163 may be any general-purpose electronic device, such as a personal computer (PC) or a smartphone. The roundness prediction unit 163 is not limited to these, and may be one or a plurality of server devices capable of communicating with each other, or may be another electronic device dedicated to the steel pipe roundness prediction device 160. The roundness prediction unit 163 calculates a predicted value of the roundness information of the steel pipe using the operation conditions acquired through the operation parameter acquisition unit 161 and the roundness prediction model M acquired from the roundness prediction model generation unit 130.

출력부 (164) 는, 진원도 예측부 (163) 에 의해 산출된 강관의 진원도 정보의 예측값을 성형 가공 설비의 조업 조건을 설정하기 위한 장치에 출력한다. 출력부 (164) 는, 정보를 출력하여 사용자에게 통지하는 1 개 이상의 출력 인터페이스를 포함하고 있어도 된다. 출력용 인터페이스는, 예를 들어 디스플레이이다. 디스플레이는, 예를 들어 LCD 또는 유기 EL 디스플레이이다. 출력부 (164) 는, 강관의 진원도 예측 장치 (160) 의 동작에 의해 얻어지는 데이터를 출력한다. 출력부 (164) 는, 강관의 진원도 예측 장치 (160) 에 구비되는 대신에, 외부의 출력 기기로서 강관의 진원도 예측 장치 (160) 에 접속되어도 된다. 접속 방식으로는, 예를 들어 USB, HDMI (등록상표), 또는 Bluetooth (등록상표) 등의 임의의 방식을 사용할 수 있다. 예를 들어 출력부 (164) 로는, 정보를 영상으로 출력하는 디스플레이나 정보를 음성으로 출력하는 스피커 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어 출력부 (164) 는, 진원도 예측부 (163) 에 의해 산출된 진원도 정보의 예측값을 사용자에게 제시한다. 사용자는, 출력부 (164) 에 의해 제시된 진원도의 예측값에 기초하여, 성형 가공 설비의 조업 조건을 적절히 설정할 수 있다.The output unit 164 outputs the predicted value of the roundness information of the steel pipe calculated by the roundness prediction unit 163 to a device for setting the operating conditions of the forming processing equipment. The output unit 164 may include one or more output interfaces that output information and notify the user. The interface for output is, for example, a display. The display is, for example, an LCD or organic EL display. The output unit 164 outputs data obtained by the operation of the steel pipe roundness prediction device 160. Instead of being provided in the steel pipe roundness prediction device 160, the output unit 164 may be connected to the steel pipe roundness prediction device 160 as an external output device. As a connection method, for example, any method such as USB, HDMI (registered trademark), or Bluetooth (registered trademark) can be used. For example, the output unit 164 may include a display that outputs information as an image or a speaker that outputs information as an audio, but is not limited to these. For example, the output unit 164 presents the predicted value of the roundness information calculated by the roundness prediction unit 163 to the user. The user can appropriately set the operating conditions of the molding processing equipment based on the predicted value of roundness presented by the output unit 164.

이상과 같은 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측 장치 (160) 의 보다 바람직한 형태는, 사용자의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하는 입력부 (165) 와, 진원도 예측부 (163) 에 의해 산출된 진원도 정보의 예측값을 표시하는 표시부 (166) 를 갖는 태블릿 단말 등의 단말 장치이다. 이것은, 입력부 (165) 로부터 사용자의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하고, 취득한 입력 정보에 의해, 이미 강관의 진원도 예측 장치 (160) 에 입력된 성형 가공 설비의 조업 파라미터의 일부 또는 전부를 갱신하는 것이다. 즉, 성형 가공 설비에 있어서 처리를 실시하고 있는 강판에 대해, 진원도 예측부 (163) 에 의해 강관의 진원도 정보가 예측되어 있는 경우에, 조업 담당자가 단말 장치를 사용하여, 이미 조업 파라미터 취득부 (161) 에 입력되어 있는 성형 가공 설비의 조업 파라미터의 일부를 수정 입력하는 조작을 접수하는 것이다. 이 때, 조업 파라미터 취득부 (161) 는, 성형 가공 설비의 조업 파라미터 중에서 단말 장치로부터 수정 입력이 되지 않는 조업 파라미터에 대해서는, 당초의 입력 데이터를 유지하고, 수정 입력이 된 조업 파라미터만을 변경한다. 이로써, 조업 파라미터 취득부 (161) 에서는 진원도 예측 모델 (M) 의 새로운 입력 데이터가 생성되고, 진원도 예측부 (163) 에 의해 그 입력 데이터에 기초하는 진원도 정보의 예측값이 산출된다. 또한, 산출된 진원도 정보의 예측값은, 출력부 (164) 를 통해서 단말 장치의 표시부 (166) 에 표시된다. 이로써, 성형 가공 설비의 조업 담당자 또는 공장 책임자 등이, 성형 가공 설비의 조업 파라미터를 변경한 경우의 진원도 정보의 예측값을 즉석에서 확인하고, 적절한 조업 조건으로의 변경을 신속하게 실시할 수 있다.A more preferable form of the apparatus 160 for predicting the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process as described above includes an input unit 165 that acquires input information based on the user's operation, and the roundness information calculated by the roundness prediction unit 163. It is a terminal device such as a tablet terminal having a display unit 166 that displays predicted values. This acquires input information based on the user's operation from the input unit 165, and updates some or all of the operation parameters of the forming processing equipment that have already been input to the steel pipe roundness prediction device 160 based on the acquired input information. will be. In other words, when the roundness information of the steel pipe is predicted by the roundness prediction unit 163 for the steel sheet being processed in the forming processing equipment, the operator in charge of the operation uses the terminal device and has already entered the operation parameter acquisition unit ( 161) It accepts an operation to modify and input some of the operation parameters of the molding processing equipment entered in . At this time, the operation parameter acquisition unit 161 maintains the original input data for operation parameters of the molding processing equipment for which corrections are not input from the terminal device, and changes only the operation parameters that have been input for correction. Accordingly, new input data of the roundness prediction model M is generated in the operation parameter acquisition unit 161, and the roundness prediction unit 163 calculates a predicted value of roundness information based on the input data. Additionally, the calculated predicted value of the roundness information is displayed on the display unit 166 of the terminal device through the output unit 164. As a result, the person in charge of operating the molding processing facility or the factory manager can immediately check the predicted value of the roundness information when the operating parameters of the molding processing facility are changed and quickly change to appropriate operating conditions.

실시예Example

[실시예 1][Example 1]

본 실시예에서는, 판두께 38.0 ∼ 38.4 ㎜, 판폭 2700 ∼ 2720 ㎜ 의 라인 파이프용 강판 (API 그레이드 X60) 을 사용하여, 확관 공정 후의 직경이 36 인치인 강관을 단 굽힘 공정, 프레스 벤드 공정, 용접 공정, 및 확관 공정을 거쳐 제조하는 제조 조건에 대응하여, 오프라인의 확관 공정 후의 진원도 예측 모델을 생성하였다. 본 실시예에 사용한 단 굽힘 공정의 유한 요소 모델 생성부에 의해 생성된 유한 요소 모델의 예를 도 14 에 예시한다. 사용한 유한 요소 해석 솔버는 Abaqus2019 이고, 1 케이스당의 계산 시간은 대체로 3 시간이었다. 데이터베이스에 축적한 데이터 세트의 수는 300, 기계 학습 모델로서 기저 함수에 동경 (動徑) 기저 함수를 사용한 가우시안 과정 회귀를 사용하였다.In this example, a line pipe steel plate (API grade In response to the process and the manufacturing conditions for manufacturing through the pipe expansion process, a model for predicting roundness after the offline pipe expansion process was created. An example of a finite element model generated by the finite element model generation unit of the single bending process used in this embodiment is illustrated in FIG. 14. The finite element analysis solver used was Abaqus2019, and the calculation time per case was approximately 3 hours. The number of data sets accumulated in the database was 300, and as a machine learning model, Gaussian process regression using an orienting basis function was used as the basis function.

또, 강판의 속성 정보로는, 강판의 대표 판두께 (면내의 평균 판두께), 판폭, 및 항복 응력을 선택하고, 제조 실적으로부터 조업 조건으로서 변동되는 범위를 특정하고, 그 범위에서 계산의 입력 데이터를 변경하였다. 단 굽힘 공정의 조업 파라미터에는, 단 굽힘 가공폭을 선택하였다. 단 굽힘 공정에 있어서의 조업 조건은, 상측 금형으로서 성형면의 곡률 반경이 R300 ㎜, 하측 금형으로서 가압면의 곡률 반경이 R300 ㎜ 인 상하 금형을 사용하였다. 조업 조건 데이터 세트에 있어서의 단 굽힘 공정의 조업 파라미터로는, 단 굽힘 가공폭을 180 ∼ 240 ㎜ 의 범위에서 변경하였다. 프레스 벤드 공정의 조업 파라미터에는, 프레스 압하 횟수 및 프레스 압하 위치를 선택하였다. 이 때, 프레스 압하 횟수는, 11 회를 기준 조건으로 하여, 7 ∼ 15 회의 범위에서 조건을 변경하였다. 프레스 압하 위치에 대해서는, 프레스 압하 횟수에 따라 판폭 방향으로 등간격으로 프레스 압하를 실시하도록 하고, 프레스 압하 횟수에 따라 프레스 압하 위치가 결정되도록 하였다. 프레스 압하량은 펀치 선단부가 봉상 부재의 최상부를 연결하는 선으로부터 15.8 ㎜ 의 위치에 도달하는 양으로서, 1 회당 30°의 굽힘으로 하였다.In addition, as the property information of the steel plate, select the representative plate thickness (average plate thickness in the plane), plate width, and yield stress of the steel plate, specify the range of variation as operating conditions from manufacturing performance, and enter calculations within that range. Data has been changed. As the operation parameter of the step bending process, the step bending width was selected. However, the operating conditions in the bending process used an upper and lower mold with a radius of curvature of the forming surface of R300 mm as the upper mold and a radius of curvature of the pressing surface of R300 mm as the lower mold. As the operating parameters of the step bending process in the operating condition data set, the step bending width was changed in the range of 180 to 240 mm. The number of press reductions and the press reduction position were selected as the operating parameters of the press bend process. At this time, the number of press reductions was changed to a range of 7 to 15, using 11 as the standard condition. Regarding the press reduction position, press reduction was performed at equal intervals in the direction of the plate width according to the number of press reductions, and the press reduction position was determined according to the number of press reductions. The press reduction amount was the amount by which the punch tip reached a position of 15.8 mm from the line connecting the uppermost part of the rod-shaped member, and was bent at 30° per turn.

그리고, 봉상 부재의 간격을 450 ㎜ 로 설정한 다이의 위에 강판을 재치하고, 반경 308 ㎜ 가 되는 가공면을 갖는 펀치에 의해, 강판의 폭 방향 중앙부로부터 1120 ㎜ 떨어진 위치를 기준으로 하여 프레스 압하를 개시하였다. 프레스 압하 횟수가 11 회인 경우에는, 도 4 의 지면의 우측으로부터 폭 방향 중앙부를 향하여 5 회의 프레스 압하를 판재 이송 피치 224 ㎜ 의 조건으로 실시하고, 그 후, 도 4 의 지면 좌측의 단부를 봉상 부재의 근방으로 이동시키고, 단부로부터 1120 ㎜ 의 위치로부터 강판의 좌측 절반에 대해, 6 회의 프레스 압하를 판재 이송 피치 224 ㎜ 의 조건으로 실시하였다. 또, 확관 공정의 조업 파라미터인 확관율은, 1.0 ％ 로 일정값을 사용하였다.Then, the steel sheet is placed on a die in which the spacing between the rod-shaped members is set to 450 mm, and a press reduction is performed using a punch having a processing surface with a radius of 308 mm based on a position 1120 mm away from the center portion in the width direction of the steel sheet. started. When the number of press reductions is 11, five press reductions are performed from the right side of the paper in FIG. 4 toward the center portion in the width direction under the condition of a sheet material feed pitch of 224 mm, and then the left end of the paper in FIG. 4 is placed on a rod-shaped member. was moved to the vicinity, and six press reductions were performed on the left half of the steel plate from a position of 1120 mm from the end under the condition of a plate material feed pitch of 224 mm. In addition, the tube expansion ratio, which is an operation parameter of the pipe expansion process, was set to a constant value of 1.0%.

본 실시예에서는, 이상과 같은 해석 조건을 진원도 오프라인 계산부에 설정하고, 상기의 조업 조건의 범위 내에서 해석 조건을 변경하고, 해석에 의해 얻어진 확관 공정 후의 진원도의 계산 결과를 데이터베이스에 축적하였다. 그리고, 축적된 데이터베이스를 기초로 진원도 예측 모델을 생성하였다. 본 실시예에서는, 이와 같이 하여 생성한 진원도 예측 모델을 온라인에 적용하였다. 본 실시예에 있어서의 진원도는, 관을 둘레 방향으로 3600 등분하여 대향하는 위치에서의 외직경을 선택하고, 그들 중 최대경과 최소경을 각각 Dmax, Dmin 으로 한 경우에, 진원도 = Dmax - Dmin 으로서 정의하였다.In this embodiment, the above analysis conditions were set in the roundness offline calculation unit, the analysis conditions were changed within the range of the above operating conditions, and the calculation results of the roundness after the pipe expansion process obtained by the analysis were accumulated in the database. Then, a roundness prediction model was created based on the accumulated database. In this example, the roundness prediction model created in this way was applied online. The roundness in this example is as follows: when the pipe is divided into 3600 equal parts in the circumferential direction and the outer diameters at opposing positions are selected, and the maximum and minimum diameters among them are set to Dmax and Dmin, respectively, roundness = Dmax - Dmin. defined.

온라인 공정에서는, 단 굽힘 공정의 개시 전에, 상위 계산기로부터 소재가 되는 강판의 속성 정보의 실적 데이터로서, 강판의 대표 판두께 및 판폭을 취득하였다. 또, 후판 압연 공정의 검사 공정에 있어서 얻어진 항복 응력의 시험 데이터를 취득하였다. 한편, 상위 계산기로부터는, 단 굽힘 공정 및 프레스 벤드 공정의 조업 조건의 설정값을 취득하였다. 본 실시예에서 대상으로 하는 강관의 제조 공정에 있어서, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있던 조업 조건의 설정값은, 단 굽힘 공정에 있어서의 단 굽힘 가공폭은 200 ㎜ 였다. 한편, 프레스 벤드 공정의 프레스 횟수가 11 회이고, 강판의 폭 방향 중앙부로부터 1120 ㎜ 떨어진 위치를 제 1 회의 가압 위치로 하고, 강판의 폭 방향으로 피치 224 ㎜ 로 프레스 압하 위치를 설정하는 것이었다. 또, 각 프레스 압하 위치에서의 프레스 압하량은 15.8 ㎜ 라는 조건이 미리 설정된 값이다.In the online process, before the start of the bending process, the representative sheet thickness and width of the steel sheet were obtained from a host computer as performance data of attribute information of the steel sheet used as the material. In addition, test data of the yield stress obtained during the inspection process of the thick plate rolling process were acquired. Meanwhile, the set values of the operating conditions for the step bending process and the press bend process were obtained from the host calculator. In the steel pipe manufacturing process targeted in this example, the setting value of the operating conditions preset in the upper level calculator was that the end bending width in the end bending process was 200 mm. Meanwhile, the number of presses in the press bend process was 11, a position 1120 mm away from the central portion in the width direction of the steel sheet was set as the first pressing position, and the press reduction position was set at a pitch of 224 mm in the width direction of the steel sheet. In addition, the press reduction amount at each press reduction position is a preset value under the condition of 15.8 mm.

본 실시예에서는, 단 굽힘 공정의 개시 전에, 이들 설정값과, 강판의 속성 정보의 실적 데이터인 대표 판두께 및 판폭을 진원도 예측 모델의 입력으로 하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하였다. 한편, 상위 계산기에서는, 진원도 목표값이 10 ㎜ 로 설정되어 있고, 예측된 강관의 진원도 (진원도 예측값) 와 진원도 목표값이 비교되고, 예측된 진원도가 진원도 목표값을 초과하는 경우에는, 프레스 벤드 공정의 조업 조건이 재설정되었다. 재설정하는 조업 조건으로는 프레스 횟수를 선택하였다. 그 결과, 발명예에서는, 진원도의 평균값이 4.0 ㎜ 이고, 합격율은 100 ％ 가 되는 것이 확인되었다. 이에 대해, 비교예로서, 프레스 벤드 공정의 조업 조건을 상위 계산기에서 미리 설정되어 있던 설정값인 채로 제조한 경우, 진원도의 평균값이 11.2 ㎜ 이고, 합격률은 80 ％ 였다.In this example, before the start of the bending process, these set values and the representative sheet thickness and sheet width, which are performance data of the steel sheet attribute information, were input to the roundness prediction model to predict the roundness of the steel pipe after the expansion process. Meanwhile, in the upper calculator, the roundness target value is set to 10 mm, the predicted roundness (roundness predicted value) of the steel pipe is compared with the roundness target value, and if the predicted roundness exceeds the roundness target value, the press bend process operating conditions were reset. The number of presses was selected as the operating condition to reset. As a result, in the invention example, it was confirmed that the average value of roundness was 4.0 mm and the passing rate was 100%. On the other hand, as a comparative example, when manufacturing was performed with the operating conditions of the press bend process set to the values previously set in the host computer, the average value of roundness was 11.2 mm and the pass rate was 80%.

본 발명에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로, 또한, 신속하게 예측하는 진원도 예측 모델을 생성 가능한 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법을 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로, 또한, 신속하게 예측 가능한 강관의 진원도 예측 방법 및 진원도 예측 장치를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호한 정밀도로 제어 가능한 강관의 진원도 제어 방법을 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 원하는 진원도를 갖는 강관을 양호한 수율로 제조 가능한 강관의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a method for generating a roundness prediction model for a steel pipe capable of generating a roundness prediction model that accurately and quickly predicts the roundness of a steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes is provided. can be provided. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method and a roundness prediction device for predicting the roundness of a steel pipe that can accurately and quickly predict the roundness of a steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes. there is. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method for controlling the roundness of a steel pipe that is capable of controlling the roundness of the steel pipe after the expansion step in a steel pipe manufacturing process consisting of a plurality of processes with good precision. Additionally, according to the present invention, it is possible to provide a steel pipe manufacturing method capable of manufacturing a steel pipe having a desired roundness with good yield.

1 : 다이
1a, 1b : 봉상 부재
2 : 펀치
2a : 펀치 선단부
2b : 펀치 지지체
16 : 확관 다이스
17 : 테이퍼 외주면
18 : 풀 로드
20 : 아암
21a, 21b : 변위계
22 : 회전 각도 검출기
25 : 회전 아암
26a, 26b : 가압 롤러
30 : C 프레스 장치
31 : 반송 기구
31a : 반송 롤
32A, 32B : 프레스 기구
33 : 상측 금형
33a : 성형면
34 : 하측 금형
34a : 가압면
36 : 유압 실린더
37 : 클램프 기구
110 : 기초 데이터 취득부
111 : 조업 조건 데이터 세트
112 : 진원도 오프라인 계산부
112a : 단 굽힘 공정의 유한 요소 모델 생성부
112b : 프레스 벤드 공정의 유한 요소 모델 생성부
112c : 확관 공정의 유한 요소 모델 생성부
112d : 유한 요소 해석 솔버
120 : 데이터베이스
130 : 진원도 예측 모델 생성부
140 : 상위 계산기
150 : 조업 조건 재설정부
160 : 강관의 진원도 예측 장치
161 : 조업 파라미터 취득부
162 : 기억부
163 : 진원도 예측부
164 : 출력부
165 : 입력부
166 : 표시부
G : 심 갭부
M : 진원도 예측 모델
P : 강관
R1, R2 : 영역
S : 강판
S₁ :성형체1: die
1a, 1b: Rod-shaped member
2: punch
2a: Punch tip
2b: punch support body
16: Expansion die
17: Taper outer surface
18: Full load
20: arm
21a, 21b: displacement meter
22: rotation angle detector
25: rotation arm
26a, 26b: pressure roller
30: C press device
31: conveyance mechanism
31a: return roll
32A, 32B: Press mechanism
33: upper mold
33a: forming surface
34: lower mold
34a: Pressure surface
36: hydraulic cylinder
37: Clamp mechanism
110: Basic data acquisition unit
111: Operating conditions data set
112: Roundness offline calculation unit
112a: Finite element model generation unit of single bending process
112b: Finite element model generation unit of press bend process
112c: Finite element model generation unit of the pipe expansion process
112d: Finite element analysis solver
120: database
130: Roundness prediction model generation unit
140: Top calculator
150: Operating conditions reset unit
160: Roundness prediction device for steel pipes
161: Operation parameter acquisition unit
162: memory unit
163: Roundness prediction unit
164: output unit
165: input unit
166: display unit
G: Seam gap part
M: Roundness prediction model
P: steel pipe
R1, R2: Area
S: steel plate
S ₁ : Molded body

Claims

A step bending process in which a step bending process is performed on the width direction end of a steel sheet, a press bend process in which the steel sheet on which the step bending process has been applied is formed into an open tube by pressing multiple times with a punch, and the ends of the open tube are formed. Generation of a roundness prediction model for generating a roundness prediction model that predicts the roundness of the steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process including an expansion process of performing forming processing by expansion on a steel pipe joined together. As a method,
Input data includes an operating condition data set including 1 or 2 or more operating parameters selected from the operating parameters of the step bending process and 1 or 2 or more operating parameters selected from the operating parameters of the press bend process, and the steel pipe after the pipe expansion process By executing a numerical calculation using the roundness as output data multiple times while changing the operating condition data set, a set of data on the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process corresponding to the operating condition data set is used offline as learning data. Basic data acquisition steps to generate,
Using the plurality of learning data generated in the basic data acquisition step, a roundness prediction model using the operating condition data set as input data and the roundness of the steel pipe after the expansion process as output data is generated offline through machine learning. A method for generating a prediction model for roundness of a steel pipe, including a prediction model generation step.

According to claim 1,
The basic data acquisition step includes calculating the roundness of the steel pipe after the pipe expansion process from the operating condition data set using a finite element method.

The method of claim 1 or 2,
The roundness prediction model includes, as the input data, one or two or more parameters selected from attribute information of the steel plate.

The method according to any one of claims 1 to 3,
The roundness prediction model includes, as the input data, a pipe expansion rate selected from operating parameters of the pipe expansion process.

The method according to any one of claims 1 to 4,
The operation parameters of the step bending process include one or two or more of the step bending width, C press force, and clamp gripping force. A method for generating a prediction model for roundness of a steel pipe.

The method according to any one of claims 1 to 5,
The operation parameters of the press bend process include the press position information and press reduction amount at which the punch used in the press bend process presses the steel sheet, and the number of presses performed through the press bend process, predicting the roundness of the steel pipe. How to create a model.

The method according to any one of claims 1 to 6,
A method for generating a roundness prediction model of a steel pipe, using machine learning selected from neural networks, decision tree learning, random forest, Gaussian process regression, and support vector regression, as the machine learning.

As an input to the steel pipe roundness prediction model generated by the steel pipe roundness prediction model generation method according to any one of claims 1 to 7, an operating condition data set set as the operating conditions of the steel pipe manufacturing process is provided. Operation parameter acquisition steps acquired online.
A roundness prediction method for predicting roundness of a steel pipe, comprising a roundness prediction step of predicting roundness information of the steel pipe after the pipe expansion process by inputting the operation condition data set acquired in the operation parameter acquisition step into the roundness prediction model.

Using the roundness prediction method of the steel pipe described in claim 8, before the start of the reset target process selected from the step bending process, press bend process, and pipe expansion process constituting the manufacturing process of the steel pipe, the roundness information of the steel pipe after the expansion process Predict, and based on the predicted roundness information of the steel pipe, at least 1 or 2 or more operation parameters selected from the operation parameters of the reset target process, or 1 or more operation parameters selected from the forming processing process downstream from the reset target process. A method for controlling the roundness of a steel pipe, comprising the step of resetting two or more operating parameters.

A method of manufacturing a steel pipe, comprising the step of manufacturing a steel pipe using the method for controlling the roundness of a steel pipe according to claim 9.

A step bending process in which a step bending process is performed on the width direction end of a steel sheet, a press bend process in which the steel sheet on which the step bending process has been applied is formed into an open tube by pressing multiple times with a punch, and the ends of the open tube are formed. A roundness prediction device for predicting the roundness of the steel pipe after the expansion process in a steel pipe manufacturing process including an expansion process of performing forming processing by expansion on a steel pipe joined together,
Containing as input data an operating condition data set including 1 or 2 or more operating parameters selected from the operating parameters of the step bending process and 1 or 2 or more operating parameters selected from the operating parameters of the press bend process, the steel pipe after the pipe expansion process By executing a numerical calculation using the roundness information as output data a plurality of times while changing the operating condition data set, a plurality of data sets of roundness information of the steel pipe after the pipe expansion process corresponding to the operating condition data set are set as learning data. A basic data acquisition unit that generates,
A roundness prediction that uses a plurality of learning data generated in the basic data acquisition unit to generate a roundness prediction model using machine learning, using the operating condition data set as input data and the roundness information of the steel pipe after the expansion process as output data. A model creation unit,
an operating parameter acquisition unit that acquires online a set of operating conditions data set as operating conditions for the steel pipe manufacturing process;
A roundness prediction unit that predicts online the roundness information of the steel pipe after the expansion process corresponding to the operation condition data set acquired by the operation parameter acquisition unit, using the roundness prediction model generated in the roundness prediction model generation unit. , a device for predicting the roundness of steel pipes.

According to claim 11,
A terminal device having an input unit that acquires input information based on a user's operation and a display unit that displays the roundness information,
The operation parameter acquisition unit updates part or all of the operating condition data set in the steel pipe manufacturing process based on the input information acquired by the input unit,
The display unit displays roundness information of the steel pipe predicted by the roundness prediction unit using the updated operating condition data set.